Afinal como é que aprendemos? Núcleos do cerebelo são uma grande contribuiç&atil

Novos estudos revelam que a aprendizagem associativa não apenas é regulada pelo córtex do cerebelo, como os seus núcleos “contribuem de forma surpreendente” no processo. O estudo conta com a Fundação Champalimaud.

O córtex do cerebelo, conhecido como o “pequeno cérebro”, era dado como responsável por regular a aprendizagem associativa. Por exemplo, se uma chávena de chá estiver a fumegar, certamente que não coloca a boca para não se queimar, esperando um pouco antes de beber. Ou quando os nossos dedos ficam presos numa porta, na próxima teremos mais cuidado. 💥️Estes são tipos de aprendizagem associativa, em que uma experiência positiva ou negativa leva a um comportamento de aprendizagem.

Os cientistas da Netherlands Institute for Neuroscience, o Erasmus MC e a Fundação Champalimaud realizaram novos estudos para 💥️compreender melhor como os núcleos do cerebelo contribuem para esse processo de aprendizagem e resultado é que estão associados “de forma surpreendente”.

As equipas de investigadores na Holanda e em Portugal analisaram o cerebelo de pequenos ratos. Os animais foram treinados com dois estímulos diferentes: um breve flash de luz, seguido por um sopro de ar no olho. Com o tempo, os ratos aprenderam a associar os dois estímulos, levando-os a fechar os olhos preventivamente ao verem o flash de luz. É 💥️explicado que este paradigma comportamental é usado há muitos anos como forma de explorar o funcionamento do cerebelo.

Na estrutura do cerebelo, existem duas partes principais que os cientistas distinguiram. A primeira é o córtex cerebelar, ou a camada externa do cerebelo; e os núcleos cerebelares, que são a parte interna. Estas duas partes estão interligadas. Os 💥️cientistas explicam que os núcleos são grupos de células cerebrais que recebem todo o tipo de informação do córtex, que por sua vez têm conexões com outras áreas do cérebro capazes de controlar diretamente os músculos, incluindo a pálpebra. Na conclusão, os núcleos “são essencialmente o centro de output do cerebelo”, lê-se no documento.

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Segundo o investigador Robin Broersen, 💥️há muito que o córtex cerebelar era considerado o principal responsável pela aprendizagem do reflexo e pelo timing do fecho da pálpebra. O estudo demonstra que fechar a pálpebra no momento mais oportuno também pode ser regulado pelos núcleos cerebelares. As equipas estavam a trabalhar e questões científicas semelhantes e decidiram colaborar para as conclusões agora registadas.

É 💥️também descrito que o cerebelo é influenciado por outras regiões do cérebro, através de diferentes conexões, que são chamadas de fibras musgosas e as fibras trepadeiras. Na experiência com os ratinhos, os cientistas pensam que, enquanto as fibras musgosas transportam a informação da luz, as trepadeiras transmitem informação relacionada com o sopro de ar. Informação que depois é convergida no córtex e nos núcleos do cerebelo.

A 💥️equipa holandesa foi responsável por investigar o efeito da aprendizagem associativa nestas ligações aos núcleos. E descobriu que as fibras musgosas tinham criado ligações mais fortes aos núcleos dos ratos que apresentavam aprendizagem associativa.

Do lado da equipa portuguesa foi testada a capacidade de aprendizagem dos núcleos cerebelares através do método optogenética. Este utiliza luz para controlar a atividade dos neurónios. Segundo a investigadora Catarina Albergaria, “💥️em vez de usar um flash de luz normal para treinar animais, estimulámos diretamente as conexões cerebrais, ao mesmo tempo que a combinamos com um sopro de ar nos olhos”.

A 💥️experiência fez com os ratinhos fechassem as pálpebras no momento certo, demonstrando que os núcleos cerebelares podem suportar a aprendizagem deste tipo de comportamento. Para confirmar que a aprendizagem estava a acontecer nos núcleos, os cientistas foram repetindo as experiências em espécimes cujo córtex cerebelar havia sido inativado, explica a investigadora portuguesa.

No processo de aprendizagem, segundo a investigadora Cathrin Canto, as conexões entre as células cerebrais mudam. 💥️Mas não era claro onde é que essas mudanças estavam a ocorrer no cerebelo. Os investigadores olharam para aquilo que acontece com os inputs dos núcleos cerebelares, provenientes das fibras musgosas e outros inputs durante a aprendizagem; e descobriram que nos ratinhos que aprenderam, as conexões das fibras musgosas com os núcleos tornaram-se mais fortes. Algo que não aconteceu com aqueles que não aprenderam.

Durante as experiências, foram também observadas atividades elétricas dentro das células. Nos animais treinados, a 💥️exposição à luz fez com que atividade elétrica do núcleo fosse alterada. Estas células tornaram-se ais ativas quanto mais próximo, em termos de tempo, chegava o sopro do ar. “💥️As células estavam preparadas para o que estava a acontecer e podiam ter a sua atividade elétrica precisa o suficiente para controlar a pálpebra antes mesmo do sopro ocorrer”, salienta Cathrin Canto.

A equipa de investigação disse ainda que a anatomia geral do cerebelo é semelhante entre os ratos e humanos. 💥️Mesmo que os humanos tenham muito mais células, espera-se uma organização semelhante. Os resultados do estudo contribuem para a compreensão de como os danos do cerebelo afetam o seu funcionamento, o que pode ser uma ajuda para doentes no futuro. “A ativação das conexões estabelecidas com os núcleos, via estimulação cerebral profunda, poderá vir a tornar possível a aprendizagem de novas habilidades motoras”, disse Robin Broersen.

O 💥️estudo é considerado único sobre o tema porque converge resultados de técnicas anatómicas, fisiológicas e optonegéticas. “É notável como múltiplas linhas paralelas de evidências, provenientes de diferentes equipas, convergiram para revelar uma imagem completa daquilo que está a acontecer”, destaca a investigadora Megan Carey.

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