Saiba como os neurônios controlam nosso cérebro

É inegável que o cérebro é uma das grandes maravilhas do corpo humano pelo que é capaz de fazer e como o faz. Ele evoluiu muito e se adaptou às mudanças pelas quais os humanos passaram ao longo dos tempos. No entanto, ainda existem muitos mistérios sobre como isso funciona.

Agora, uma pesquisa publicada em célula pode explicar como os neurônios agem no cérebro e coordenam suas atividades. Os neurônios são células responsáveis ​​por nossas memórias, pensamentos e emoções de infância.

Os pesquisadores responsáveis ​​são da Universidade de Sydney (Austrália) e equiparam o trabalho dessas células ao de alguém que trabalha em um negócio de alto desempenho.

“Equilibrar as habilidades individuais com o trabalho em equipe é a chave para o sucesso, mas como alcançar o equilíbrio?” instiga Brandon Robert Munn, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Sydney e líder da pesquisa em artigo publicado em A conversa.

Segundo Munn, a estrutura do cérebro é a seguinte: ele dedica entre 40% e 50% do esforço de cada célula a tarefas individuais, enquanto o restante é realizado por meio de um trabalho em equipe escalonável.

Essa mesma estrutura organizacional foi observada por pesquisadores nos cérebros de cinco espécies de animais: moscas-das-frutas, nematóides, peixes-zebra, ratos e macacos.

São espécies que estão separadas por mais de mil milhões de anos de evolução, o que poderá ser um princípio fundamental para o processamento otimizado da informação, explica o investigador.

Complexidade na compreensão dos neurônios

• Os investigadores encontraram desafios para responder à questão há muito debatida sobre o cérebro: se o trabalho de cada neurónio é individualizado ou se trabalham em equipa;
• Até recentemente, as ferramentas de que a neurociência dispunha para estudar esta questão limitavam-se a registar a atividade de algumas células ou de vários milhões;
• “Seria como tentar compreender uma grande empresa entrevistando alguns funcionários ou obtendo apenas resumos de departamentos de alto nível. Faltava o meio-termo crítico”, explica Munn.

Então, um método interessante foi aprimorado e pode ajudar nos estudos. Esta é a imagem do cálcio. Esse método permite aos pesquisadores observar, em tempo real, a atividade neural por meio de sensores fluorescentes que acendem dependendo dos níveis de cálcio presentes nas células.

Veja como é a imagem do cálcio no vídeo abaixo. O exemplo é o cérebro de um peixe-zebra.

Munn diz que aplicou o conhecimento de seu treinamento em física para analisar conjuntos de dados em grande escala às informações obtidas em imagens de cálcio.

Dessa forma, ele e sua equipe descobriram que a atividade cerebral se desenvolve de acordo com uma hierarquia fractal (na qual há divisões em partes). Por outras palavras, as células trabalham em conjunto para construir redes maiores e coordenadas, a fim de criar uma organização em que cada escala espelhe as que estão acima e abaixo dela.

“Essa estrutura respondeu ao debate: o cérebro na verdade faz as duas coisas. Ele equilibra individualidade e trabalho em equipe e o faz de maneira inteligente. Aproximadamente metade do esforço vai para o desempenho ‘pessoal’, à medida que os neurônios colaboram dentro de redes cada vez maiores”, explica o pesquisador.

Os especialistas continuaram o estudo e decidiram testar se a estrutura do nosso cérebro tem vantagens únicas. Isso foi feito por meio de simulações computacionais, que revelaram que a hierarquia fractal utilizada pelo cérebro otimiza seu fluxo de informações.

Desta forma, consegue adaptar-se às mudanças e operar de forma eficiente, realizando tarefas com poucos recursos e, ao mesmo tempo, mantendo-se resiliente ao manter a função mesmo em caso de falha dos neurônios.

“Esteja você navegando em terreno desconhecido ou reagindo a uma ameaça repentina, seu cérebro processa e age com base em novas informações rapidamente. Os neurónios ajustam continuamente a sua coordenação, mantendo o cérebro estável o suficiente para pensamentos profundos, mas ágil o suficiente para responder a novos desafios”, continua o líder do estudo.

Segundo Munn, a organização multiescala descoberta permite que diferentes estratégias (também conhecidas como “códigos neurais”) funcionem em diversas escalas diferentes.

Por exemplo, descobrimos que o movimento do peixe-zebra depende de muitos neurônios trabalhando em uníssono. Este design resiliente garante que a natação continue sem problemas, mesmo em ambientes que mudam rapidamente.

Em contraste, a visão do rato adapta-se à escala celular, permitindo a precisão necessária para extrair pequenos detalhes de uma cena. Aqui, se alguns neurônios perderem informações importantes, toda a percepção pode mudar – como quando uma ilusão de ótica engana seu cérebro.

Brandon Robert Munn, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Sydney e líder da pesquisa, em artigo publicado em A conversa

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As descobertas sugerem que a coordenação fractal da actividade neuronal no cérebro ocorre ao longo de um grande período evolutivo, começando pelos vertebrados, cujo último ancestral comum viveu há 450 milhões de anos, passando pelos invertebrados, que datam de há mil milhões de anos.

Portanto, em teoria, o cérebro evoluiu para equilibrar eficiência e resiliência, o que permitiu um processamento otimizado de informações e uma adaptação a novas demandas comportamentais. “A persistência evolutiva sugere que descobrimos um princípio fundamental de design”, diz Munn.

O pesquisador afirma que serão necessários trabalhos futuros envolvendo física e neurociência para analisar como os princípios descobertos se desenvolvem em nosso cérebro.

Além disso, o que foi descoberto sugere algo ainda mais: que a simples regra do foco individual e do trabalho em equipe escalável pode ser uma solução que não é usada apenas pelo cérebro.

“Quando os elementos são organizados em redes e camadas, os recursos podem ser compartilhados de forma eficiente e o sistema se torna robusto contra interrupções”, destaca Munn.

Ele compara isso ao modelo operacional das grandes empresas: quando surge algo novo e desafiador, os funcionários têm a liberdade de reagir sem esperar instruções de seus superiores, podendo assim resolver o problema e continuar recebendo rápido apoio de sua organização.

“Poderia ser um princípio universal para alcançar resiliência e eficiência em sistemas complexos”, acrescenta o investigador. Portanto, o ex-jogador de basquete Michael Jordan deve ter razão quando disse que “o talento ganha jogos, mas o trabalho em equipe e a inteligência ganham campeonatos”.