Imagem cerebral “Zap-and-Freeze” pode revelar segredos do Parkinson.

Pesquisadores desenvolveram uma estratégia engenhosa para “congelar” células do cérebro exatamente no instante em que disparam um sinal. Com isso, fenómenos que acontecem rápido demais para serem vistos com métodos tradicionais passam a poder ser analisados em detalhe - e podem até oferecer pistas para tratar problemas como a doença de Parkinson, em que essa sinalização fica comprometida.

Como funciona a técnica choque-e-congele (zap-and-freeze)

O procedimento, apelidado de choque-e-congele, combina um estímulo elétrico com um congelamento quase imediato: primeiro, as células nervosas são “acionadas” com eletricidade e, em seguida, o tecido é congelado sob alta pressão em questão de milissegundos. Nesse trabalho, uma equipa liderada pela Johns Hopkins University School of Medicine (EUA) aplicou a técnica a amostras de tecido cerebral de camundongos e também de humanos.

Ao capturar “fotografias” ultra-rápidas de um cérebro em atividade, os testes revelaram pormenores do funcionamento das sinapses (estruturas que fazem a comunicação entre neurónios) e das vesículas, pequenas bolsas que armazenam e transportam mensagens químicas a serem libertadas. Essas trocas são essenciais para funções como memória e aprendizagem.

“Esta abordagem tem potencial para revelar informação dinâmica e de alta resolução sobre o tráfego de membrana sináptica em fatias intactas de cérebro humano”, escreveram a neurocientista Chelsy Eddings e colegas no artigo publicado.

Sinapses, vesículas e endocitose ultrarrápida em ação

Um dos pontos centrais observados foi a endocitose, um processo de reciclagem em que vesículas já usadas são recolhidas e o sistema prepara novas vesículas, prontas para enviar mais mensagens a outros neurónios.

Os investigadores encontraram evidências de endocitose ultrarrápida, ocorrendo em menos de 100 milissegundos, tanto em fatias de cérebro de camundongo como em fatias de cérebro humano. Um detalhe importante é que as amostras foram preservadas de modo a manter grande parte da estrutura e do funcionamento normal das células.

A equipa também apontou uma proteína específica como peça-chave nessa engrenagem: a dynamin1xA, identificada como essencial para que o processo de endocitose aconteça.

Como essas informações foram obtidas, pela primeira vez, em tecido cerebral humano doado por pessoas que passaram por remoção de lesões cerebrais, os cientistas passam a ter uma visão mais clara dos mecanismos que podem falhar em doenças do cérebro.

Resultados semelhantes em humanos e camundongos reforçam o modelo animal

Outro resultado encorajador foi a forte concordância entre os dados de camundongos e os de humanos. Isso dá suporte à ideia de que camundongos podem ser modelos úteis para investigar processos do cérebro humano.

“Os nossos resultados indicam que o mecanismo molecular da endocitose ultrarrápida é conservado entre camundongos e tecidos cerebrais humanos”, afirma o biólogo celular Shigeki Watanabe, da Johns Hopkins University School of Medicine.

Por que isso importa para a doença de Parkinson

A técnica choque-e-congele é apenas uma entre várias abordagens recentes criadas por neurocientistas para obter instantâneos de sinapses ativas em tecidos quase “vivos”. No contexto da doença de Parkinson, compreender com mais precisão como sinapses e vesículas cooperam pode ajudar a esclarecer o que pode estar a dar errado no cérebro de pessoas com Parkinson - e, no futuro, como corrigir essas falhas.

Ainda assim, a aplicação terapêutica está longe. Sabe-se que, à medida que o Parkinson progride, neurónios no cérebro vão morrendo, e há a hipótese de que parte dessa morte celular tenha relação com sinapses defeituosas. Ao mesmo tempo, o Parkinson é uma condição complexa: separar o que é consequência da doença do que realmente a impulsiona não é simples.

Como próximos passos, os investigadores pretendem obter, com autorização, amostras de tecido de pessoas com Parkinson que já estejam a passar por procedimentos cerebrais invasivos. Essas amostras podem revelar como a atividade das vesículas se diferencia em cérebros afetados pela doença.

Vale destacar que estudos com tecido humano exigem logística e rigor ético: a qualidade da amostra, o intervalo entre a remoção e a preservação, além do consentimento informado, podem influenciar o que é possível observar. Ainda assim, métodos que congelam eventos em milissegundos ajudam a reduzir distorções e a aproximar a análise do que acontece de facto no tecido funcional.

Além do Parkinson, a capacidade de mapear eventos sinápticos em escalas tão pequenas pode beneficiar a investigação de outras condições neurológicas em que a comunicação entre neurónios é alterada, incluindo diferentes formas de distúrbios neurodegenerativos e alterações do neurodesenvolvimento.

Com milhões de pessoas já afetadas pelo Parkinson no mundo, e com a expectativa de aumento da prevalência nos próximos anos, técnicas como choque-e-congele podem ser decisivas para mapear a atividade cerebral nas menores escalas e nos intervalos de tempo mais curtos.

“Esperamos que esta nova técnica de visualizar a dinâmica da membrana sináptica em amostras de tecido cerebral vivo nos ajude a compreender semelhanças e diferenças entre formas não hereditárias e hereditárias da condição”, diz Watanabe.

O estudo foi publicado na revista científica Neuron.