Uma nova técnica torna o cérebro de um rato (opaco, à esquerda) totalmente transparente (à direita) para uma imagem mais fácil. Imagem de Kwanghun Chung e Karl Deisseroth, Instituto Médico Howard Hughes / Stanford University
O cérebro humano é um dos objetos mais complexos do universo conhecido. Embalado em apenas 3 quilos de carne (em média) é uma montagem de cerca de 86 bilhões de neurônios interconectados, formando inúmeras redes intricadas que compõem a essência da sua personalidade.
Um cérebro preservado em uma mesa de exame, no entanto, não transmite nada dessa complexidade: parece, mais ou menos, como uma pilha de carne cinzenta, porque não podemos ver através das membranas das células externas para ver os neurônios individuais internos.
Este problema é a motivação por trás de uma nova técnica, desenvolveu uma equipe de Stanford liderada por Kwanghun Chung e Karl Deisseroth, para tornar os cérebros preservados inteiramente transparentes à luz. Ao fazer isso, e depois usando marcadores químicos especializados que se ligam a certos tipos de células, eles criaram uma maneira de ver cérebros inteiros em todo o seu esplendor complexo e interconectado. Tal complexidade é prontamente vista no cérebro do camundongo imageado abaixo, no qual certos tipos de neurônios foram rotulados com um corante verde fluorescente:
Um cérebro de rato transparente injetado com um corante verde que se liga às células dos neurônios. Imagem de Kwanghun Chung e Karl Deisseroth, Instituto Médico Howard Hughes / Stanford University
Os cientistas dizem que sua técnica, que foi anunciada em um artigo publicado hoje na revista Nature, trabalha tanto para cérebros humanos preservados quanto para ratos, e pode ser aplicada a muitos outros tipos de órgãos também. O método tira proveito do fato de que a cor dos órgãos - e, portanto, a razão pela qual eles não são claros - é inteiramente devido às moléculas de gordura que compõem a membrana de cada célula.
Em um cérebro vivo, essas moléculas preservam a integridade estrutural do órgão. Mas em um cérebro preservado, eles obscurecem a estrutura interna de vista. Para resolver esse problema, os pesquisadores encheram os cérebros dos ratos experimentais com hidrogéis - que se ligam aos elementos funcionais das células (proteínas e DNA), mas não às moléculas de gordura - e formam uma malha gelatinosa que preserva a estrutura original. Então, eles limparam as moléculas de gordura com um detergente, tornando o órgão completamente transparente.
Produzir um cérebro de rato totalmente intacto e transparente (como mostrado na imagem no topo) cria todos os tipos de oportunidades de geração de imagens interessantes. Com as moléculas de gordura expelidas, os elementos de interesse experimental ou clínico (redes de neurônios ou genes, por exemplo) não são mais obscurecidos pelas membranas celulares. (Da mesma forma, o peixe-zebra, com seus embriões transparentes, é muito usado em muitos campos da pesquisa biológica.)
Para ver os aspectos claramente, os pesquisadores adicionaram marcadores químicos coloridos que se ligam especificamente a certos tipos de moléculas. Uma vez feito isso, os cientistas podem examiná-los com um microscópio de luz convencional ou combinar várias imagens de microscópios digitais para criar uma renderização em 3-D.
Como uma prova de conceito, além do cérebro do camundongo, a equipe de pesquisa realizou o procedimento em pequenos pedaços de cérebro de uma pessoa autista falecida que estavam armazenados há 6 anos. Com marcadores químicos especializados, eles foram capazes de rastrear neurônios individuais através de grandes faixas de tecido. Eles também encontraram estruturas de neurônios atípicos em forma de escada que também foram vistas no cérebro de animais com sintomas semelhantes aos do autismo.
Este tipo de análise detalhada anteriormente só foi possível examinando laboriosamente minúsculos pedaços de cérebro com um microscópio para inferir uma imagem tridimensional completa. Mas agora, interconexões entre diferentes partes do cérebro podem ser vistas em um nível mais amplo.
O fato de a técnica funcionar em todos os tipos de tecidos poderia abrir muitas novas possibilidades de pesquisa: análise das vias das moléculas de sinalização de um órgão, diagnóstico clínico da doença em uma amostra de biópsia e, é claro, um exame mais detalhado das relações dos neurônios e redes que compõem o cérebro humano. Para mais, assista ao vídeo abaixo, cortesia da Nature Video :
