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Microscópio 3D de alta velocidade captura células nervosas da mosca-das-frutas em ação

Microscópio 3D de alta velocidade captura células nervosas da mosca-das-frutas em ação


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Pesquisadores da Universidade de Columbia criaram belos vídeos em 3D das células nervosas de uma mosca da fruta em ação. Para conseguir isso, eles usaram o microscópio SCAPE da Columbia, que é capaz de gerar imagens de neurônios em velocidades extremamente rápidas.

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A tarefa não foi feita apenas por questões estéticas. As imagens 3D permitiram aos pesquisadores examinar como as células do corpo do inseto relatam os movimentos de volta ao cérebro.

Estudando a localização dos neurônios

"Sabemos que o cérebro recebe sinais sensoriais através de pulsos elétricos transmitidos pelos neurônios, mas não entendemos por que alguns tipos de neurônios estão localizados em posições específicas, ou como padrões de sinalização particulares representam movimentos diferentes", disse Wesley Grueber, PhD, o principal investigador do Instituto Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior de Columbia e o co-autor sênior do artigo.

"Para entender esse processo, precisávamos saber quais sinais os neurônios estão enviando enquanto a larva rasteja sem restrições."

"Embora pudéssemos fazer larvas cujos neurônios foram marcados com flash de fluorescência enquanto disparavam, tivemos grande dificuldade em imaginá-los", disse Rebecca Vaadia, candidata a doutorado no laboratório Grueber e co-autora do artigo.

"Até mesmo nossos microscópios mais rápidos exigiam que o espécime fosse restringido para se mover de forma anormalmente lenta, de modo que nunca poderíamos capturar verdadeiramente a atividade neural que refletisse os movimentos naturais e desimpedidos do animal até começarmos a usar SCAPE."

O SCAPE foi especialmente criado para criar imagens em 3D de forma extremamente rápida, explicaram os pesquisadores. Ao fazer isso, o microscópio permitiu que as células nervosas que piscam dentro das larvas da mosca-das-frutas fossem registradas em tempo real.

Rastreamento de células proprioceptivas

O experimento gerou uma grande quantidade de dados. Para entendê-lo, os pesquisadores desenvolveram algoritmos que rastreiam cada célula proprioceptiva.

Essas células são receptores sensoriais que usam estímulos internos para detectar mudanças na posição ou movimento do corpo. Como tal, são responsáveis ​​pela capacidade do inseto de saber sua localização.

"Nossos experimentos mostraram consistentemente que cada um dos neurônios proprioceptores reagiu de maneira diferente conforme as larvas se arrastavam, uma observação que não poderia ter sido feita se as larvas tivessem sido restringidas", disse o Dr. Grueber, que também é professor associado de fisiologia e celular biofísica e de neurociência no Vagelos College of Physicians and Surgeons de Columbia.

"Vimos, em tempo real, como alguns neurônios disparam quando o corpo do animal se estica, enquanto outros disparam quando ele é comprimido."

Os cientistas há muito especulavam que as células proprioceptivas eram redundantes em seus papéis. Isso ocorre porque desligar um deles resultaria em movimentos mais lentos no inseto.

O novo estudo, no entanto, descobriu que cada neurônio tem seu próprio papel único. As descobertas mostraram que cada célula é posicionada para detectar aspectos específicos do movimento dos animais. Como tal, cada neurônio é essencial para o inseto.

O estudo está publicado na revistaBiologia atual.


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