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Rato jogando Quake tem cérebro escaneado

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Ao colocar sensores nos cérebros de ratos que corriam através de labirintos de um jogo derivado do Quake (veja vídeo abaixo), cientistas finalmente encontraram uma modo de entender a atividade neurológica de animais em movimento.


Esse aparato permite em tempo real, quase rastrear o movimento real de neurônios individuais. A neurociência carecia de uma forma de rastrear neurônios em movimento, o que dificultava que pesquisadores compreendessem os sistemas do cérebro, pois pouco se sabia como as células individuais realmente funcionavam.
Agora os cientistas esperam que os detalhes em nível celular deem sentido ao movimento, cognição e outras funções mentais complexas.

Uma das principais áreas de investigação da neurociência é o desenvolvimento de técnicas para estudar o cérebro em resolução celular. As informações do sistema nervoso está contido na atividade de neurônios individuais.
David Tank. Neurocientista da Universidade Princeton e co-autor do estudo publicado quarta-feira na revista Nature.


Máquinas de ressonância magnética funcional (fMRI, na sigla em inglês) usadas para estudar a atividade cerebral em humanos apenas medem o resultado da média de milhões de neurônios de uma só vez. Estudar os neurônios individuais foi possível em culturas de células, mas o cérebro em um recipiente de laboratório se comportar diferente de um cérebro vivo. Já Rastrer neurônios individuais em animais em movimento é impraticável. Pelo menos era.

Os neurônios se movem para frente e para trás, enquanto você está tentando medir as coisas. Então, nós desenvolvemos uma maneira de manter a cabeça fixa no espaço, mas ainda tendo o comportamento das cobaias que normalmente são estudados em ratos correndo através de um labirinto.
David Tank. Neurocientista da Universidade Princeton e co-autor do estudo


A equipe de Tank equipe projetou um aparelho em que um rato, com sua cabeça presa em um capacete de metal, caminha sobre a superfície de uma bola de isopor. A bola é mantida no ar por um jato de ar, de modo que ela funciona como uma esfera multidirecional. Próximo da esfera, um mouse óptico de computador lê o movimento da bola a medida que ela gira.

Um mini-cinema IMAX.
David Tank. Neurocientista da Universidade Princeton e co-autor do estudo.


Essas leituras alimentam de dados direcionais o software de realidade virtual dos pesquisadores, uma versão modificada do motor de código aberto do jogo Quake 2, configurado para projetar uma imagem em uma tela em redor do rato.

Jogos mortais

Os ratos do estudo corriam através de um labirinto virtual concebido no editor de código aberto do jogo Quake, mas ao invés de ganhar pontos, eles foram recompensados com goles de água de um tubo.



No hipocampo de cada rato os investigadores introduziram um capilar de vidro, medindo apenas um mícron de largura na ponta e cheia de água salgada. Conhecido como gravador de sinal da célula inteira, ele detecta correntes elétricas como pulso através de células individuais.

É difícil exagerar a importância de compreender como a dinâmica da atividade elétrica dentro dos neurônios únicos está relacionado ao disparo de padrões entre coleções de neurônios que acompanham o desempenho de tarefas complexas.
Douglas Nitz. Cientista cognitivo da Universidade da Califórnia em San Diego, em um comentário que acompanha os resultados.


Os cientistas já propuseram pelo menos uma meia-dúzia de modelos comportamentais do neurônio individual para explicar os padrões gerais de disparos de neurônios do hipocampo, cujo comportamento geral é determinada pelo local específico de uma criatura no espaço.

A equipe de Tank descobriu que os neurônios individuais dispararam rajadas pulsáteis (num ritmo que na música é conhecido como staccato) de intensidade variável, um resultado que se ajusta a um dos modelos propostos.

Os resultados são "um primeiro pagamento à promessa da técnica", e "representam um exemplo poderoso do que será aprendido em décadas", escreveu Nitz.

Imagem & Vídeo: David Tank (traduzido e adaptado por Blog Brasil Acadêmico)

Fonte: Wired

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