Formando memórias sonoras: Gene do autismo desempenha aspecto-chave na canção dos pássaros



Estudos envolvendo o passarinho-zebra, um pássaro-canção, estão ajudando os pesquisadores a aprender como o cérebro memoriza e aprende músicas.


Inativando um gene associado com TEA em pássaros jovens os impede de formar memórias para reproduzir ativamente as músicas de seus pais.

A inativação de um gene em pássaros jovens que está intimamente ligado ao transtorno do espectro autista (TEA) impede que as aves formem memórias necessárias para reproduzir com precisão as canções de seus pais, mostra um novo estudo liderado pela UT Southwestern.

Os achados, publicados hoje na Science Advances,podem ajudar a explicar os déficits na fala e na linguagem que muitas vezes acompanham o TEA e podem eventualmente levar a novos tratamentos especificamente direcionados a esse aspecto da doença.

O líder do estudo Todd Roberts, Ph.D., professor associado de neurociência e membro do Instituto de Cérebros Peter O'Donnell Jr. na UT Southwestern, explica que as vocalizações que compõem uma parte central da comunicação humana são relativamente únicas entre o mundo animal – não apenas por sua complexidade, mas pela forma como são passadas de cuidadores para descendentes.

Pássaros-canção como os tentilhões de zebra também aprendem vocalizações complexas de cuidadores (canções são passadas para descendentes masculinos tipicamente de seus pais). Assim como os humanos, esses animais têm circuitos cerebrais intrincados dedicados a esta tarefa, encontrados em uma região do cérebro nas aves muitas vezes referida como o centro vocal alto, ou HVC.

Por causa dos paralelos entre o aprendizado da língua em humanos e o aprendizado das canções nos pássaros, diz Roberts, os pássaros-canção são frequentemente usados como um modelo científico para entender o desenvolvimento da fala nas pessoas, incluindo condições em que a comunicação vocal é alterada.

Em sua pesquisa, Roberts e seus colegas usaram tentilhões de zebra para estudar o papel de um gene chamado FoxP1, um dos genes mais correlacionados com o TEA. Mutações desse gene causam um subtipo específico de autismo ligado à deficiência linguística grave e deficiência intelectual.

Roberts, um Thomas O. Hicks Scholar em Pesquisa Médica, explica que aprender vocalizações para pássaros e humanos consiste em dois estágios diferentes: Primeiro, pássaros e humanos devem formar uma memória de sons. Em seguida, eles praticam os sons através da imitação. Tentilhões de zebra juvenil normalmente praticam a canção de seus pais milhares de vezes por dia ao longo de três meses, ensaiando-a cerca de 100.000 vezes até que seja uma partida próxima. Esses pássaros podem memorizar a canção de 20 a 60 dias após a eclosão, mas eles não começam a praticar cantando-a até aproximadamente 35 a 40 dias após a eclosão.

Para entender melhor o papel que o FoxP1 poderia desempenhar em ambas as partes desse processo, os pesquisadores separaram os tentilhões de zebra jovens em dois grupos: metade dos pássaros passaram suas primeiras vidas em contato com seus pais cantores e continuaram a viver com eles enquanto praticavam suas canções; a outra metade passou suas primeiras vidas com suas mães sem canção e mais tarde se juntou a seus pais durante a fase de prática. Ou antes dos pássaros formarem memórias das canções ou antes de começarem a praticar, Roberts e seus colegas usaram uma técnica chamada interferência de RNA para "derrubar" foxp1 no HVC das aves, livrando células nesta região cerebral da grande maioria dos produtos proteicos deste gene. Esta técnica usou construções criadas no laboratório do colaborador próximo de Roberts e coautora do estudo Genevieve Konopka, Ph.D. , professor associado de neurociência na UT Southwestern.


Quando os pesquisadores analisaram as canções das aves na idade adulta, descobriram que apenas aqueles com FoxP1 ativo durante a fase de memorização da canção eram capazes de reproduzir com precisão as canções de seus pais. Se esse gene foi derrubado durante a fase de prática, esses pássaros ainda poderiam imitar corretamente as músicas. No entanto, pássaros em que FoxP1 foi inativado antes da memorização cantavam canções aleatórias que não tinham nenhuma semelhança com as que seus pais cantavam.


"Nossos resultados sugerem que o FoxP1 é fundamental para formar as memórias das canções nesses pássaros que são fundamentais para a imitação mais tarde na vida", diz Roberts. "Um déficit semelhante em humanos poderia desempenhar um papel paralelo no desenvolvimento da fala, impedindo os bebês de formar memórias da fala adulta que ouvem ao seu redor e dificultando sua própria comunicação à medida que crescem."

Se esse achado for reforçado em estudos futuros, acrescenta, pode levar a novos tipos de terapia para crianças com autismo. As terapias asd atuais centradas no desenvolvimento da fala muitas vezes se concentram em ajudar as crianças a aprender as habilidades motoras necessárias para produzir sons. No entanto, diz Roberts, técnicas que se concentram em ajudar as crianças a formar memórias da fala podem ser mais importantes. No futuro, diz ele, pode ser possível evitar déficits de fala substituindo a proteína FoxP1 desaparecida usando a edição de genes ou alterando a sinalização regulamentada pelo FoxP1 usando produtos farmacêuticos.

"Este estudo não é apenas crítico para entender os sintomas de pacientes com TEA relacionado ao FoxP1, mas também estabelece as bases para estudar muitos outros genes associados ao TEA usando o sistema de pássaros cancioneiros", acrescenta Konopka, um Estudioso jon heighten em pesquisa de autismo.

Outros pesquisadores da UT Southwestern que contribuíram para este estudo incluem Francisco Garcia-Oscos, Therese Koch, Harshida Pancholi, Massimo Trusel, Vamsi Daliparthi, Fatma Ayhan, Marissa Co, Danyal H. Alam e Jennifer E. Holdway.

Financiamento: Esta pesquisa foi apoiada por bolsas dos Institutos Nacionais de Saúde (R21DC016340, R01NS108424, R01DC014364 e R01MH102603) e da Fundação Nacional de Ciência (IOS-1457206).

O estudo aparecerá na Science Advances

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