Mamíferos sem corpus callosum e a evolução das conexões entre os dois lados do cérebro

Os dois lados do cérebro são anatomicamente idênticos, mas não são independentes. Neurônios projetam seus axônios de um lado ao outro, integrando a atividade neuronal que ocorre em cada lado. O cruzamento ocorre em regiões específicas da linha media do cérebro chamadas de comissuras. Em humanos, a principal comissura é chamada corpus callosum e conecta os hemisférios do neocórtex, a grande região anterior do cérebro de mamíferos.

O neocórtex é formado por capas de neurônios interconectados cuja atividade é responsável por comportamentos complexos. Ele está espacialmente organizado segundo a parte do corpo da qual ele recebe atividade sensorial. Por exemplo, o neocórtex motor tem uma área que recebe a informação da mão esquerda. Ao lado desta área, está a área que recebe informação do braço esquerdo, e assim por diante.

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Os neurônios que cruzam o corpus callosum conectam áreas similares nos lados direito e esquerdo do neocórtex. Voltando ao exemplo da mão, a área do neocórtex que controla a mão esquerda está conectada à que controla a mão direita (conexão homotípica) e o braço direito (conexão heterotípica), permitindo a coordenação da atividade das duas mãos. Pessoas que nascem sem corpus callosum, entre outros problemas, apresentam dificuldades para coordenar atividades motoras e visuais dos dois lados do corpo. Porém, os problemas de integração dos hemisférios são bem mais pronunciados em pessoas que nascem com corpus callosum e o perdem por uma lesão.

Todos os mamíferos têm neocórtex, mas nem todos têm corpus callosum: os marsupiais (mamíferos que terminam o desenvolvimento embrionário fora do útero, como os cangurus) e monotremas (mamíferos que nascem de um ovo, como o ornitorrinco), não têm corpus callosum. Como eles integram então a atividades dos dois lados do cérebro?

Investigando o cérebro de ornitorrincos e marsupiais, cientistas da Universidade Queensland, na Austrália, identificaram conexões entre o neocórtex dos dois hemisférios cerebrais que precedem a evolução do corpus callosum.

Para poder estudar um animal raro como o ornitorrinco, eles realizaram ressonâncias magnéticas em dois indivíduos depositados em uma coleção zoológica (sim, os museus servem para investigação!) e reconstruíram digitalmente as projeções neuronais no neocórtex (vejam nos vídeos abaixo). Repetiram o mesmo experimento em um pequeno marsupial australiano chamado Dunnart (Sminthopsis crassicaudata). O trabalho mostra que neurônios que cruzam de um lado ao outro pela região ventral do cérebro (chamada de comissura anterior, presente em todos os mamíferos) conectam os neocórtex dos dois hemisférios em marsupiais e monotremas.

Para confirmar seus achados, eles injetaram o cérebro de Dunnarts com traçadores neuronais, sustâncias fluorescentes que se incorporam dentro dos neurónios e permitem visualizar seus axônios, ajudando a determinar as conexões que estes possuem dentro do cérebro. Estas experiências mostraram que os neocórtex dos Dunnarts estabelecem, através da comissura anterior, conexões homo- e heterotípicas equivalentes às conexões formadas pelos axônios que passam pelo corpus callosum.

O resultado sugere que conexões entre os dois hemisférios do neocórtex formadas através da comissura anterior estavam presentes no ancestral comum de todos os mamíferos e a evolução do corpus callosum nos mamíferos placentários representa um novo caminho, mas não uma novidade em termos de conectividade do cérebro.

Curiosamente, algumas pessoas que nascem sem corpus callosum possuem boa integração dos hemisférios, pois apresentam conexões compensatórias pela comissura anterior. Como os marsupiais e monotremas, elas têm os mesmos circuitos, organizados de modos diferentes.

 

Vídeo 1: Segregação das projeções através da comissura anterior de ornitorrinco.

Vídeo 2: Topografia homotípica das projeções através da comissura anterior em ornitorrinco.

Vídeo 3: Segregação das projeções através da comissura anterior de Dunnarts.

João Francisco Botelho e Macarena Faunes

(Yale University)

Para saber mais:

Suárez R, Paolino A, Fenlon LR, Morcom LR, Kozulin P, Kurniawan ND, et al. A pan-mammalian map of interhemispheric brain connections predates the evolution of the corpus callosum. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018.

Suárez R, Gobius I, Richards LJ. Evolution and development of interhemispheric connections in the vertebrate forebrain. Frontiers in Human Neuroscience. 2014;8(497).

 

 

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