Ratinhos com cérebros híbridos usam neurónios de rato para detetar cheiros

Investigadores criaram ratinhos com cérebros parcialmente constituídos por células de rato, permitindo-lhes sentir os cheiros do mundo através da estrutura neurológica de outro animal.

É a primeira vez que um animal usa os sentidos de outro para detetar o que o rodeia e responder ao ambiente. O resultado mostra a capacidade de adaptação do cérebro para aceitar diferentes tipos de células cerebrais.

Segundo a equipa norte-americana, as descobertas poderão ajudar a identificar semelhanças na forma como os cérebros de diferentes espécies se desenvolvem, mudam e recuperam. Poderão também contribuir para a investigação de interfaces entre humanos e máquinas ou do transplante de células estaminais.

«Neste momento, os investigadores estão a transplantar células estaminais e neurónios para pessoas com Parkinson e epilepsia», afirma a geneticista Kristin Baldwin, do Instituto de Investigação Scripps, nos Estados Unidos.

«Com modelos de cérebros híbridos, podemos começar a obter algumas respostas mais depressa do que num ensaio clínico.»

Como foram criados os cérebros híbridos de ratinhos e ratos

Já tinham sido produzidos cérebros híbridos através da transferência de neurónios ou de pequenas estruturas semelhantes ao cérebro, chamadas organoides, entre espécies. Um exemplo é o crescimento de tecidos de rato em ratinhos. Estes métodos tinham, porém, limitações: as células introduzidas nem sempre estabeleciam ligações adequadas com o cérebro existente.

Baldwin e os seus colegas quiseram descobrir se era possível fazer circuitos neurais sintéticos de duas espécies diferentes funcionar em conjunto num cérebro vivo.

Para isso, recorreram a uma técnica chamada complementação de blastocistos. Pouco depois da fecundação, introduziram células estaminais de rato em embriões de ratinho, permitindo que as células das duas espécies crescessem e se integrassem naturalmente. É a primeira vez que este processo específico dá origem, com sucesso, a cérebros híbridos feitos com células provenientes de duas espécies diferentes.

Para surpresa dos investigadores, o ambiente do cérebro do ratinho alterou o ritmo de desenvolvimento dos neurónios de rato e permitiu a formação de ligações sinápticas entre neurónios das duas espécies. Isto aconteceu apesar de ratos e ratinhos terem evoluído separadamente durante milhões de anos e de os seus cérebros terem tamanhos diferentes.

«Conseguíamos ver células de rato em praticamente todo o cérebro do ratinho, o que nos surpreendeu bastante», explica Baldwin. «Isso mostra-nos que há poucas barreiras à inserção, sugerindo que muitos tipos de neurónios de ratinho podem ser substituídos por um neurónio de rato semelhante.»

Neurónios de rato ajudam ratinhos a detetar cheiros

Quando os neurónios dos ratinhos envolvidos no olfato foram desativados ou eliminados, os neurónios de rato assumiram a sua função, ajudando o cérebro a processar cheiros e a encontrar comida.

«Escondemos uma bolacha em cada gaiola e ficámos muito surpreendidos ao ver que os ratinhos conseguiam encontrá-la com os neurónios de rato», conta Baldwin.

Curiosamente, a permanência de neurónios mortos ou inativos pareceu continuar a afetar o comportamento dos animais. Os ratinhos com neurónios olfativos desativados tiveram mais dificuldade em encontrar as bolachas escondidas do que aqueles cujos neurónios olfativos tinham sido modificados para desaparecer por completo durante a fase de desenvolvimento.

«Se quisermos uma substituição funcional, talvez seja necessário remover os neurónios disfuncionais que permanecem ali», sugere Baldwin, «o que poderá acontecer em algumas doenças neurodegenerativas e também em algumas perturbações do neurodesenvolvimento, como o autismo e a esquizofrenia».

Limitações e próximos passos da investigação

Embora os resultados sejam promissores, serão necessários mais estudos para compreender as implicações da integração neural entre espécies e aproveitar o seu potencial.

Uma das limitações do novo sistema de cérebros híbridos é a dispersão aleatória das células de rato, que dificulta a aplicação do método a outros sistemas cerebrais.

A equipa de Baldwin está a trabalhar numa forma de orientar estas células para se tornarem de um tipo específico, o que poderá aumentar a precisão das experiências. Se for bem-sucedido, o método poderá até dar origem a cérebros híbridos com neurónios de primatas.

«Isto ajudar-nos-ia a aproximar-nos ainda mais da compreensão das doenças humanas», afirma Baldwin.

A investigação foi publicada na revista Cell.