jovens neurocientistas em ascensão

Três dos jovens pesquisadores mais prolíficos em produção relacionada à neurociência no Nature Index discutem os problemas que estão tentando resolver e o que os mantém otimistas em relação ao seu trabalho.

CASEY PAQUOLA: Modelador de mente

Aproximadamente 75% dos transtornos psiquiátricos graves surgem antes dos 24 anos de idade, destarte “a intervenção nos jovens provavelmente terá o impacto mais significativo na saúde psiquiátrica a longo prazo”, diz Casey Paquola, neurocientista computacional do Centro de Pesquisa Jülich, um dos as maiores instituições da Associação Helmholtz de Centros de Pesquisa Alemães, a principal organização de pesquisa da Alemanha.

Paquola e os seus colegas estão a utilizar grandes conjuntos de dados de exames cerebrais de bebés, crianças e adolescentes para informar um novo modelo que simula mudanças desde a infância até à idade adulta, na esperança de poder prever o evolução de condições como a esquizofrenia e a psicose.

Índice Nature 2024 Neurociências

“O que torna a nossa abordagem única, mas assim como eficaz, é que fazemos isto de uma forma multiescala”, diz Paquola, referindo-se à forma como o modelo leva em conta as mudanças a nível celular e de ADN, bem como mudanças maiores nas ligações e no funcionamento do cérebro. função. “Isso significa que podemos validar cruzadamente nossas teorias sobre como a cognição surge.” Paquola recebeu uma doação de 1,5 milhão de euros (US$ 1,74 milhão) da Fundação Alemã de Pesquisa, a maior organização de financiamento de pesquisa do país, para apoiar o trabalho.

O modelo poderia informar futuros protocolos de diagnóstico e tratamento, permitindo aos pesquisadores “reverter o tempo” e simular o evolução de certas condições de trás para frente para encontrar a causa. Do mesmo modo poderia ajudar os pesquisadores a identificar fatores de risco. Nas crianças pequenas, por exemplo, o córtex cerebral aumenta de espessura até à adolescência, altura em que começa a afinar novamente. Paquola e os seus colegas observaram córtices invulgarmente espessos em crianças com maior risco genético de esquizofrenia, o que ela diz poder ser um sintoma, ou uma causa, da doença. “Esse é o tipo de trajetória que estamos interessados ​​em mapear”, diz ela.

Desde que se mudou da Austrália, sua terra natal, para a cidade de Jülich, na Alemanha, Paquola diz que recebeu um forte apoio como pesquisadora em início de carreira. “Acho que é muito difícil para os pesquisadores em início de carreira progredirem na Austrália. Enquanto na Alemanha, eles realmente apoiam os investigadores mais jovens.”

Por um lado, é mais fácil obter financiamento para apoiar uma equipa de investigação inteira para um projecto plurianual na Alemanha do que na Austrália, diz Paquola. Ela acrescenta que o governo local em Jülich cobre os custos primários dos cuidados infantis pré-escolares para todos os residentes, o que a ajuda a planear o seu regresso ao trabalho após o nascimento do seu filho.

“Isso significa que pude escolher quando voltar ao trabalho com base no que melhor se adapta à nossa família”, diz ela. -Felicity Nelson

SOLOMIIA BOYKO: quebra-cabeças de proteínas de Alzheimer

Na Case Western Reserve University, em Cleveland, Ohio, a neurocientista Solomiia Boyko está investigando como um tipo de proteína cerebral chamada tau se aglomera dentro dos neurônios de pessoas com doença de Alzheimer. Formando acúmulos pegajosos de fios chamados emaranhados neurofibrilares, esse acúmulo bloqueia as linhas sinápticas de comunicação entre os neurônios, o que leva à morte das células neuronais que leva à demência.

Estudos anteriores¹ demonstraram que quando gotículas de proteína tau são colocadas em um líquido, elas se reúnem espontaneamente umas em torno das outras. Boyko quer saber se esta dinâmica se aplica a organismos vivos ou células. “Nós sabemos que [tau] as gotículas tornam-se agregados”, diz Boyko. “A parte que falta no quebra-cabeça é se isso acontece na célula.”

O problema é que as ferramentas e técnicas atuais não são avançadas o suficiente para mostrar o que acontece com as proteínas tau na complexidade turbulenta de uma célula viva. Desta forma, Boyko e seus colegas criaram um líquido que se assemelha quimicamente ao citoplasma de uma célula, o líquido espesso que preenche o interior de uma célula, e observaram o que aconteceu quando adicionaram gotículas de tau. Publicando seus resultados em 2022, eles descrevem comportamentos semelhantes aos de quando o petróleo entra em contato com a água². “Eles não se misturam”, diz Boyko. “O tau forma gotículas e se agrega entre si.” O que não está claro é se o processo de transformação de gotículas de tau em agregados de tau tem alguma função fisiológica em cérebros saudáveis, ou se é puramente patológico.

À medida que a esperança de vida a nível mundial aumenta, o número de pessoas com Alzheimer, uma doença fortemente associada ao envelhecimento, aumentará inevitavelmente. De 1990 a 2019, a incidência mundial da doença aumentou perto de 150%. Os investigadores estão a lutar para acompanhar o ritmo – o processo de evolução de medicamentos para a doença de Alzheimer para 2024 apresenta menos ensaios e menos novos candidatos a medicamentos, em comparação com 2023.

Existem métodos em evolução que permitiriam vivo observações de gotículas de tau, com as quais Boyko está esperançoso. Ela diz estar otimista de que toda a biologia da doença de Alzheimer será eventualmente decodificada. “O Alzheimer é um grande problema para quem sofre, para os cuidadores e para a família. Como pesquisadora, talvez eu possa ajudar”, diz ela. “Eu realmente acredito que as mudanças incrementais de conhecimento provenientes da pesquisa podem realizar a diferença.” -Benjamin Plackett

NICHOLAS BUSH: Gravador de neurônios

Enquanto estudante do primeiro ano de pós-graduação na Universidade Northwestern, em Evanston, Illinois, Nicholas Bush ouviu os investigadores reproduzirem a actividade do córtex sensorial de um macaco – parte do cérebro que processa sensações auditivas, visuais e outras – por de um altifalante. Quando o braço do macaco se moveu, ele se lembra de ter ouvido um “silvo” de atividade elétrica. Naquele momento, Bush sabia que queria seguir carreira em neurociência. “Ouvir realmente os neurônios no cérebro deste macaco que estava sentado bem ao meu lado, enquanto se movia ativamente, foi apenas um momento inefável”, diz ele.

Hoje, Bush é pós-doutorado no Instituto de Pesquisa Infantil de Seattle, em Washington, onde estuda os circuitos do tronco cerebral que controlam a capacidade de respirar. Em um estudo³ publicado no início deste ano, Bush e seus colegas mostraram como as interrupções respiratórias associadas a certas doenças podem alterar a função dos neurônios do tronco cerebral que controlam a respiração.

Novas tecnologias implantáveis ​​podem ser inestimáveis ​​para este tipo de investigação, diz Bush. Ele e seus colegas implantaram sondas de silício chamadas Neuropixels, produzidas pela organização sem fins lucrativos de pesquisa e evolução com sede na Bélgica, Interuniversity Microelectronics Centre, nos crânios de ratos para medir sua atividade neural em diferentes pontos do ciclo respiratório. Quando os ratos respiravam normalmente, seus neurônios disparavam em uma cascata rítmica que era reiniciada cada vez que expiravam. Os ratos que receberam morfina – uma droga opioide que pode causar problemas respiratórios se utilizada de forma inadequada – experimentaram um ciclo semelhante de atividade neuronal, mas a onda de atividade elétrica de neurônio para neurônio foi mais lenta.

“Os opiáceos são uma grande preocupação neste momento”, afirma Bush, referindo os milhões de pessoas em todo o mundo que sofrem de distúrbios relacionados com o consumo de opiáceos. “Sabendo disso [opioid use] está a abrandar, ou está a sofrer uma espécie de reestruturação, a dinâmica deste sistema é particularmente valoroso.”

A equipe assim como mediu como os neurônios do tronco cerebral responderam quando os ratos foram privados de oxigênio. Quando os ratos engasgaram, seus neurônios pararam de funcionar em um padrão rítmico e, em vez disso, dispararam todos de uma vez, facilitando um aumento potencialmente salvador nas trocas gasosas. Espera-se que tais insights possam informar pesquisas sobre a síndrome da morte súbita e inesperada em humanos, que ocorre quando os bebês sentem falta de oxigênio, mas não acordam.

Avanços tecnológicos como os Neuropixels estão abrindo muitas oportunidades na neurociência, diz Bush. “As ferramentas que estão sendo desenvolvidas são simplesmente surpreendentes e estão nos dando novos caminhos para pensar sobre velhos problemas”, diz ele. “É um momento super emocionante para ser neurocientista.” -Felicity Nelson