Frontiers for Young Minds

Sabemos que o cérebro humano é a estrutura mais complexa. Tem aproximadamente 80 mil milhões de células nervosas, chamadas neurónios. Oitenta mil milhões (80.000.000.000.000)! Isto é mais de 10 vezes mais neurónios do que há pessoas a viver na Terra. Os neurónios falam uns com os outros usando químicos especiais chamados neurotransmissores. Os neurotransmissores são como palavras químicas, enviando “mensagens” de um neurónio para outro. Existem muitos tipos diferentes de neurotransmissores: alguns estimulam os neurónios, tornando-os mais activos; outros inibem-nos, tornando-os menos activos. Os neurónios controlam literalmente tudo o que se faz.

Os neurónios são os blocos de construção do seu cérebro

Neurónios vêm em muitas formas, formas e tamanhos, mas é útil pensar num neurónio como uma árvore. Um neurónio tem três partes principais, o corpo celular, um axónio, e os dendritos (Figura 1). O tronco da árvore (corpo celular) armazena informação genética (ADN) num compartimento chamado núcleo. O corpo celular também contém a maquinaria química para produzir os neurotransmissores que o neurónio utiliza para comunicar entre si.

Os ramos da árvore (dendrite, a palavra déndron vem da língua grega e na realidade significa “árvore”) são as partes de um neurónio que recebem sinais. Em tempos pensou-se que os dendritos eram como antenas, apenas recebendo sinais de outros neurónios, mas, como explico, podem fazer mais do que isto.

A raiz da árvore (axon) é a estrutura usada por um neurónio para se ligar e falar com outro neurónio. Um axónio transporta informação semelhante a um cabo que transporta electricidade. Quando um neurónio quer partilhar uma mensagem com outro, ele envia um impulso eléctrico, chamado potencial de acção, pelo seu axónio até chegar ao terminal do axónio, no fim do axónio. Pense num terminal axon como um terminal de aeroporto. Um terminal de aeroporto está cheio de passageiros à espera de partir, enquanto um terminal de axon está cheio de neurotransmissores à espera de viajar para o neurónio seguinte.

Quais são as diferenças entre transmissão com e sem fios?

Quando o potencial de acção atinge o terminal de axon, alguns dos neurotransmissores do terminal são despejados num pequeno espaço entre o terminal e a dendrita de outro neurónio. Este espaço é chamado sinapse – é tão pequeno que é medido em nanómetros ou bilionésimos de um metro. O neurotransmissor atravessa a sinapse e liga-se a um local especializado, chamado receptor, do outro lado. Cada neurotransmissor liga-se apenas ao seu receptor específico, tal como uma chave cabe apenas numa determinada fechadura. Dependendo do neurotransmissor, ou estimula o outro neurónio ou inibe, tornando-o mais provável ou menos provável de disparar um potencial de acção próprio. Tudo isto acontece com uma precisão muito elevada e é repetido repetidamente. Uma vez que o sinal é passado a uma velocidade muito alta de um neurónio para outro (até 100 m/s ou 223 mph; mais rápido que o mamífero terrestre mais rápido, a chita, que pode acelerar a uma velocidade de 29 m/s ou 64 mph), este tipo de comunicação entre neurónios é por vezes chamada “transmissão com fio”. Os neurotransmissores passam “segredos sussurrados” directamente de um neurónio para outro; eles transportam uma mensagem que só interessa a uma determinada hora e lugar. Uma forma de pensar sobre “transmissão por cabo” é pensar num interruptor de luz, que liga ou desliga uma determinada lâmpada.

p>alguns neurotransmissores, especialmente um tipo chamado neuropeptides, são diferentes. Os neuropeptídeos são libertados a partir de muitas partes de um neurónio, incluindo os dendritos. Em vez de serem libertados na sinapse minúscula entre um terminal axonal e outro neurónio, são libertados no fluido que preenche os espaços entre os neurónios, e difundem-se através do cérebro para atingir receptores que estão em alvos distantes. Uma forma de pensar sobre a difusão é considerar fazer o seu caminho através de uma floresta (Figura 2). Ir de um ponto para outro quando não há árvores por perto seria muito simples e rápido. Quando se tem muitas árvores, ir de um ponto para outro demoraria muito mais tempo, porque é necessário contornar as árvores. Portanto, este tipo de sinalização é muito mais lento do que a sinalização nas sinapses, mas eventualmente os neuropeptídeos chegarão à maioria das partes do cérebro. No entanto, apenas as áreas do cérebro que têm os receptores certos podem responder aos neuropeptídeos. Assim, a libertação de neuropeptídeos por dendritos, como o Wi-Fi, é um sinal sem fios – estas mensagens são “anúncios públicos” que não são enviados de uma célula para outra, mas de um grupo de neurónios para outro grupo de neurónios .

Oxytocin e Vasopressin podem afectar o comportamento através da sinalização “sem fios”

Deixe-me usar outro exemplo. Os neuropeptídeos, a oxitocina e a vasopressina, são feitos por grandes neurónios no hipotálamo, uma parte do cérebro que é importante na regulação de muitos processos fisiológicos do corpo. Estes grandes neurónios têm um axónio que vai até uma glândula especializada, a hipófise, que está ligada ao fundo do cérebro. A partir daí, os neuropeptídeos são libertados dos terminais dos axónios directamente para o sangue. A oxitocina percorre o corpo e tem um papel no parto e na amamentação. A vasopressina afecta a pressão arterial e regula o equilíbrio hídrico do corpo através dos rins. Mas ambos os neuropeptídeos são também libertados no cérebro, onde controlam vários tipos de comportamento. Por exemplo, a oxitocina ajuda uma mãe a ligar-se ao seu filho, e a vasopressina afecta a memória e a agressão. No entanto, as áreas cerebrais que controlam estes comportamentos estão por vezes longe das células que fazem os neuropeptídeos. Algumas destas áreas têm os receptores certos mas nenhum axónio e terminais próximos, de modo que a sinalização “por fios” por oxitocina e vasopressina não pode ocorrer.

A oxitocina e a vasopressina libertadas dos terminais dos axónios para o sangue não podem reentrar no cérebro devido a uma estranha estrutura chamada barreira hemato-encefálica. Pense nisso, quando adoece, não quer que bactérias ou vírus invadam o seu cérebro! A barreira hemato-encefálica é uma camada de células que mantém o cérebro a salvo de agentes patogénicos, toxinas, e outras moléculas que circulam no sangue. Impede os invasores de entrar no cérebro.

No entanto, a oxitocina e a vasopressina também são libertadas dos dendritos dos neurónios, directamente para o cérebro. Os cientistas descobriram que a libertação de neuropeptídeos dos dendritos (para o cérebro) e dos axónios terminais (para o sangue) pode acontecer de forma independente. A libertação de vasopressina e oxitocina dos terminais axonais é controlada por potenciais de acção, semelhante à libertação de neurotransmissores desencadeada em todos os outros neurónios. No entanto, alguns sinais químicos no cérebro podem estimular a libertação de neuropeptídeos a partir dos dendritos sem desencadear potenciais de acção. A produção de libertação destas diferentes formas permite que os efeitos neuropeptídicos no corpo e no cérebro sejam regulados separadamente. Por exemplo, para além de ter efeitos no corpo, como o parto e a amamentação, a oxitocina também estimula os cuidados infantis da mãe e as acções de ligação do cérebro. Isto assegura que o recém-nascido recebe tudo o que é urgentemente necessário: comida e amor (Figura 3) .

Neuropeptídeos semelhantes a Hormonas?

Lançamento dos neuropeptídeos pelos dendritos dos neurónios é muito semelhante à libertação de hormonas noutros locais do seu corpo. As hormonas são os mensageiros químicos libertados pelas glândulas e transportados pelo sangue para células-alvo distantes. Assim, as hormonas podem estimular células que estão localizadas longe das glândulas onde são produzidas. Existem muitas hormonas diferentes, e têm muitas funções diferentes no corpo. Por exemplo, a prolactina, outra hormona libertada da glândula pituitária, viaja para o peito de uma mãe onde estimula a produção de leite para amamentar. Este processo de “sinalização sem fios” por hormonas é como a sinalização por neuropeptídeos dentro do cérebro – os neuropeptídeos poderiam ser chamados “hormonas cerebrais”

Por que é importante compreender a sinalização por neurotransmissor?

algumas das perturbações comportamentais mais difíceis de tratar, para as quais são urgentemente necessárias novas terapias, afectam comportamentos nos quais a vasopressina e a oxitocina estão envolvidas. Como mencionado acima, a oxitocina está envolvida no parto, amamentação, e o comportamento da mãe em relação aos cuidados infantis. Mas a oxitocina é também importante para a criança desenvolver e manter interacções complexas com outras. Algumas crianças com autismo têm frequentemente dificuldades em compreender e responder a essas interacções, e os cientistas estão a experimentar a ocitocina como um tratamento potencial (se quiser saber mais sobre isto, leia o artigo escrito por Daniel Quintana e Gail Alvares na biblioteca online Frontiers for Young Minds) .

Outros exemplos incluem perturbações associadas ao stress e ansiedade, perturbações da alimentação, perturbações do mau uso de substâncias (incluindo o mau uso de álcool), e perturbações do comportamento sexual. Estes são grandes problemas de saúde com um impacto considerável nos seres humanos. Ao compreender melhor como as células cerebrais e neuropeptídeos interagem, podemos encontrar formas de controlar alguns destes distúrbios e melhorar a qualidade das nossas vidas.

Glossary

Neuron: As células do seu sistema nervoso, chamadas células nervosas ou neurónios, são especializadas para transmitir “mensagens”

Neurotransmissores: Produtos químicos utilizados pelos neurónios para falar uns com os outros – podemos pensar neles como “palavras químicas”

Neuropeptídeos: Um tipo especial de neurotransmissor. Eles influenciam as actividades no cérebro e no corpo, por exemplo regulando o nível de energia de uma pessoa.

Hipothalamus: O hipotálamo é uma região cerebral que regula funções como sede, apetite, e sono.

Glândula hipofisária: A glândula pituitária está localizada numa pequena cavidade óssea na base do cérebro. Está ligada ao hipotálamo. Secreta hormonas que regulam muitas actividades corporais diferentes.

Hormonas: As hormonas são substâncias químicas especiais que o corpo faz para o ajudar a fazer certas coisas como crescer e passar pela puberdade, que é quando se começa a desenvolver até se tornar adulto. Durante este tempo, o seu corpo está carregado de hormonas que lhe dizem que é altura de começar a mudar.

Autismo: Muitas crianças que têm autismo têm dificuldade em compreender o que outras pessoas estão a pensar e como se sentem. Podem agir de uma forma que parece invulgar, e pode ser difícil compreender porque estão a agir dessa forma.

Conflict of Interest Statement

O autor declara que a pesquisa foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que possam ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.

Agradecimentos

Gostaria de agradecer aos meus amigos e colegas de trabalho que comentaram o manuscrito, especialmente aos meus amigos David e Gareth que se certificaram de que eu utilizava as palavras certas compreensíveis para as crianças. Gostaria também de agradecer a Márta pela imagem da célula Purkinje.

Ludwig, M., e Stern, J. E. 2015. Múltiplas modalidades de sinalização mediadas pela exocitose dendrítica da oxitocina e vasopressina. Filosofia. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 370(1672):20140182. doi:10.1098/rstb.2014.0182

Ludwig, M., e Leng, G. 2006. Libertação de peptídeos dendríticos e comportamentos dependentes do peptídeo. Nat. Rev. Neurosci. 7:126-36. doi:10.1038/nrn1845

Neumann, I. D., e Landgraf, R. 2012. Equilíbrio da oxitocina e vasopressina no cérebro: implicações para a ansiedade, depressão e comportamentos sociais. Tendências. Neurosci. 35:649-59. doi:10.1016/j.tins.2012.08.004

Quintana, D. S., e Alvares, G. A. 2016. Oxitocina: como é que o neuropeptídeo altera os nossos comportamentos sociais? Frente. Young Minds 4:7. doi:10.3389/frym.2016.00007