Neurônios responsáveis por parar rapidamente comportamentos e ações reveladas



As descobertas, disse Rutishauser, revelam que tais neurônios existem em uma área do cérebro chamada núcleo subtalâmico, que é um alvo rotineiro para tratar a doença de Parkinson com estimulação cerebral profunda.


Um conjunto de neurônios no núcleo subtalâmico foi implicado no cancelamento de comportamentos ou ações planejadas.

Pela primeira vez em humanos, pesquisadores do Cedars-Sinai identificaram os neurônios responsáveis pelo cancelamento de comportamentos ou ações planejadas — uma habilidade altamente adaptativa que, quando perdida, pode levar a movimentos indesejados.

Conhecidos como "neurônios de sinal de parada", esses neurônios são fundamentais para alimentar alguém a parar ou abortar uma ação que já colocaram em processo.

"Todos nós tivemos a experiência de sentar em uma parada de trânsito e começar a pressionar o pedal do acelerador, mas depois perceber que a luz ainda está vermelha e rapidamente pressionando o freio novamente", disse Ueli Rutishauser, PhD, professor de Neurocirurgia, Neurologia e Ciências Biomédicas no Cedars-Sinai e autor sênior do estudo publicado online na revista Neuron.


"Este estudo inédito em humanos desse tipo identifica o processo cerebral subjacente para parar ações, que permanece mal compreendido."

As descobertas, disse Rutishauser, revelam que tais neurônios existem em uma área do cérebro chamada núcleo subtalâmico, que é um alvo rotineiro para tratar a doença de Parkinson com estimulação cerebral profunda.


Pacientes com Mal de Parkinson, um distúrbio do sistema motor que afeta quase 1 milhão de pessoas nos EUA, sofrem simultaneamente tanto da incapacidade de se mover quanto da incapacidade de controlar movimentos excessivos. Essa mistura paradoxal de sintomas tem sido atribuída há muito tempo à função desordenada em regiões do cérebro que regulam a iniciação e a parada dos movimentos. Como esse processo ocorre e quais regiões do cérebro são responsáveis permaneceram evasivas de definir, apesar de anos de pesquisas intensivas.

Agora, um entendimento mais claro surgiu.

Jim Gnadt, PhD, diretor do programa de pesquisa cerebral do NIH através do Avanço de Tecnologias Inovadoras® Iniciativa (BRAIN), que financiou este projeto, explicou que este estudo nos ajuda a entender como o cérebro humano está conectado para realizar movimentos rápidos.

"É igualmente importante que os sistemas motores projetados para movimentos rápidos e rápidos tenham um 'controle de parada' disponível a qualquer momento – como uma mudança cognitiva no plano – e também para manter o corpo parado enquanto se começa a pensar em se mover, mas ainda não o fez."

Para fazer sua descoberta, a equipe de pesquisa do Cedars-Sinai estudou pacientes com doença de Parkinson que estavam sendo submetidos a cirurgia cerebral para implantar um estimulador cerebral profundo – um procedimento relativamente comum para tratar a doença. Eletrodos foram abaixados na gânglio basal, a parte do cérebro responsável pelo controle motor, para atingir precisamente o dispositivo enquanto os pacientes estavam acordados.


Os pesquisadores descobriram que os neurônios em uma parte da região basal gânglio – o núcleo subtalâmico – indicaram a necessidade de "parar" uma ação já iniciada. Estes neurônios responderam muito rapidamente após o aparecimento do sinal de parada.

"Essa descoberta fornece a capacidade de atingir com mais precisão eletrodos de estimulação cerebral profunda e, em troca, direcionar a função motora e evitar neurônios de sinal de parada", disse Adam Mamelak, MD, professor de Neurocirurgia e co-primeiro autor do estudo.

Mamelak observa que muitos pacientes com Mal de Parkinson têm problemas com a impulsividade e a incapacidade de parar ações inadequadas. Como próximo passo, Mamelak e a equipe de pesquisa se basearão nessa descoberta para investigar se esses neurônios também desempenham um papel nessas formas mais cognitivas de parada.

"Há fortes razões para acreditar que sim, com base na literatura significativa que liga a incapacidade de parar com a impulsividade", disse Mamelak. "Essa descoberta permitirá investigar se os neurônios que descobrimos são os mecanismos comuns que ligam os dois fenômenos."

Clayton Mosher, PhD, co-primeiro autor do estudo e cientista do projeto no laboratório Rutishauser, diz que, embora tenha sido há muito tempo hipótese de que tais neurônios existem em uma determinada área cerebral, tais neurônios nunca haviam sido observados "em ação" em humanos.


"Os neurônios de parada responderam muito rapidamente após o início da parada na tela, um requisito fundamental para ser capaz de suprimir uma ação iminente", disse Mosher. "Nosso resultado é a primeira demonstração de um único neurônio em humanos de sinais que provavelmente são transportados por este caminho em particular."

Financiamento: A pesquisa relatada nesta publicação foi apoiada pela NIH Brain Research através do Avanço de Tecnologias Inovadoras® (BRAIN) Initiative Awards U01NS098961 e U01NS103792.

“Distinct roles of dorsal and ventral subthalamic neurons in action selection and cancellation” by Ueli Rutishauser et al. Neuron



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