Mapear, com riqueza de detalhes, cada neurônio do cérebro de um animal adulto com olhos e pernas era um feito sonhado por cientistas havia mais de meio século. Agora, um grande consórcio internacional conseguiu registrar esse “fio a fio” no cérebro de um animal - e o resultado está disponível para qualquer pessoa consultar gratuitamente.
Apesar de ter dimensões comparáveis às de uma semente de papoula, esse pequeno cérebro reúne 139.255 neurônios e 50 milhões de conexões. Ele pertence a uma fêmea adulta de mosca-da-fruta (Drosophila melanogaster).
À primeira vista, pode parecer pouco diante de um cérebro humano, que abriga 80 bilhões de neurônios e 100 trilhões de conexões. Ainda assim, o avanço é enorme quando se considera o ponto de partida da neurociência, lá na década de 1960. Se o passado servir de referência, o trabalho também pode ser um forte candidato a futuras honrarias do tipo Nobel.
“Este é um grande feito”, afirma a neurocientista Mala Murthy, da Universidade de Princeton, que ajudou a liderar a equipe.
“Não existe nenhum outro conectoma de cérebro inteiro para um animal adulto com essa complexidade.”
Um conectoma completo de mosca-da-fruta adulta
O mapa mais próximo disso, até agora, era um diagrama 3D do “hemibrain” (um “hemicérebro”) de uma mosca adulta - porém ele incluía apenas cerca de 20.000 neurônios.
Em um comentário publicado na Nature, a bióloga Anita Devineni, da Universidade Emory, que não participou do estudo atual, prevê que esse novo mapa vai “transformar a neurociência de Drosophila”.
Da Caenorhabditis elegans às moscas: como a área avançou
A tentativa de desenhar a fiação de cérebros de animais começou aproximadamente há 50 anos, com um organismo muito mais simples: o verme sem visão e sem pernas, Caenorhabditis elegans.
Em 2002, os pesquisadores responsáveis por esse mapa parcial - com apenas 302 neurônios - dividiram um Prémio Nobel.
Hoje, o mesmo tipo de realização, que já exigiu mais de 12 anos de trabalho, pode ser concluído em menos de um mês.
Em 2023, cientistas finalizaram um mapa cerebral bem maior, com todos os 3.016 neurônios da larva de mosca-da-fruta. Ainda assim, tratava-se de um animal que não conseguia andar nem enxergar.
A mosca adulta, portanto, é o próximo grande degrau. As redes cerebrais que sustentam a visão e os movimentos complexos da caminhada têm paralelos com as de humanos - e, a partir de agora, podem ser examinadas com um nível de detalhe sem precedentes.
“Moscas conseguem fazer todo tipo de coisa complicada, como andar, voar, navegar, e os machos cantam para as fêmeas”, explica o biólogo molecular Gregory Jefferis, da Universidade de Cambridge, que também ajudou a liderar a pesquisa.
“Diagramas da fiação do cérebro são um primeiro passo para entender tudo o que nos interessa - como controlamos o movimento, atendemos o telefone ou reconhecemos um amigo.”
Como o mapa foi montado: fatias, imagens e inteligência artificial
Para construir o diagrama, o grupo reuniu cientistas de 122 instituições, com contribuições de peso da Universidade de Princeton, da Universidade de Cambridge e da Universidade de Vermont.
O levantamento exigiu mais de 7.000 fatias do cérebro de uma fêmea de mosca-da-fruta e 21 milhões de imagens - um volume que, em dados, poderia preencher 100 notebooks típicos.
Um programa de inteligência artificial desenvolvido na Universidade de Princeton foi indispensável para vasculhar e organizar esse conjunto gigantesco de informações.
Os achados foram distribuídos em nada menos que 9 artigos relacionados, com equipas de autores que se sobrepõem.
Um desses trabalhos faz a anotação completa do mapa. Para corrigir erros do computador, foi criado um projeto de colaboração coletiva em que pesquisadores e voluntários do mundo todo puderam revisar nomes e funções atribuídos aos neurônios. Se fosse tarefa de uma única pessoa, seriam necessários 33 anos de trabalho em tempo integral para realizar cerca de 3 milhões de edições manuais.
Entre os 8.453 tipos celulares conhecidos e nomeados no diagrama - que cobrem 96% de todos os neurônios - mais de 4.500 são novidades para a ciência.
“Assim como você não iria a um lugar novo sem o Google Maps, você não quer explorar o cérebro sem um mapa”, diz o neurocientista Sven Dorkenwald, formado em 2023 em Princeton.
“O que fizemos foi construir um atlas do cérebro e acrescentar anotações para todos os negócios, os edifícios, os nomes das ruas. Com isso, pesquisadores agora têm condições de navegar pelo cérebro com cuidado, enquanto tentamos entendê-lo.”
Em um artigo complementar, por exemplo, cientistas usaram o mapa anotado para ativar neurônios em um cérebro de mosca simulado em computador, levando-o a estender a probóscide em direção ao açúcar - exatamente como ocorre em moscas reais quando esses neurônios são acionados.
Até hoje, 6 Prémios Nobel diferentes já foram atribuídos a pesquisadores que estudaram a mosca-da-fruta comum. Um 7º pode estar a caminho.
As principais descobertas foram publicadas na Nature.
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