Um receptor específico de serotonina pode determinar quão importantes estímulos visuais são percebidos. Isso explica os efeitos de certos medicamentos e pode ajudar a entender doenças psiquiátricas.
Os sinais em nosso cérebro nem sempre são processados da mesma forma: certos receptores modulam esses mecanismos, influenciando nosso humor, percepção e comportamento de várias maneiras. Um deles é o receptor 5-HT2A, que tem uma característica única descoberta recentemente: ele amortece as informações visuais recebidas, dando ao nosso cérebro mais espaço para processos e interpretações internas. Esta descoberta de uma equipe de pesquisa da Universidade Ruhr Bochum, Alemanha, também pode ajudar a explicar os efeitos de drogas como o LSD. Quando esse receptor é superativado, a entrada sensorial externa é suprimida e o cérebro gera mais imagens internamente orientadas. “É um pouco como se nosso cérebro estivesse cada vez mais falando consigo mesmo”, explica o professor Dirk Jancke. As descobertas, publicadas no periódico Nature Communications em 14 de setembro de 2024, fornecem novos insights sobre nossa compreensão da percepção e dos transtornos psiquiátricos.
Na selva dos receptores de serotonina
Os receptores mediam a transmissão de informações entre células nervosas. A liberação de serotonina altera as atividades das células nervosas por todo o cérebro. Pelo menos 14 tipos de receptores serotoninérgicos podem ser distinguidos. “A situação é particularmente complicada porque esses receptores podem ser inibitórios e ativadores”, diz Dirk Jancke. “Além disso, eles são expressos em diferentes tipos de células, que por sua vez têm efeitos inibitórios ou excitatórios mútuos em toda a rede.”
Usando a luz contra a escuridão no cérebro
Investigar os efeitos dos receptores no cérebro não é, portanto, uma tarefa simples. Os métodos farmacológicos convencionais para elucidar a função dos receptores na rede neural são limitados. Eles geralmente não são específicos o suficiente e, crucialmente, operam em uma escala de tempo mais lenta. O grupo de pesquisa liderado pelo Professor Stefan Herlitze, portanto, desenvolveu métodos alternativos. Proteínas receptoras sensíveis à luz são introduzidas em células nervosas usando vírus. As proteínas receptoras sensíveis à luz são geneticamente modificadas, de modo que podem imitar as funções de um tipo de receptor selecionado. Isso permite que o tipo de receptor selecionado seja ligado e desligado como um interruptor de luz, precisamente e em milissegundos. Para esse propósito, fibras ópticas ultrafinas são implantadas em camundongos, fornecendo luz do comprimento de onda desejado para a região cerebral apropriada por meio do controle de LED.
Os receptores 5-HT2A regulam a sensibilidade à entrada sensorial
Por meio desse método, os pesquisadores descobriram que o receptor 5-HT2A suprime seletivamente a força da informação visual recebida. “Surpreendentemente, isso acontece sem inibir outros processos paralelos”, relata a Dra. Ruxandra Barzan, autora principal do estudo. Assim, o cérebro reduz a importância da entrada sensorial atual em favor dos processos internos de comunicação e interpretação. “Isso significa que descobrimos um mecanismo que regula quanta importância é atribuída à informação recebida”, diz Ruxandra Barzan.
Compreendendo as alucinações, desenvolvendo abordagens terapêuticas
Alucinações induzidas por drogas como LSD podem, portanto, ser interpretadas como uma forma de autodiálogo, de acordo com Dirk Jancke. “Por meio da superativação, o receptor 5-HT2A suprime a atividade sensorial externa, e o cérebro cria percepção independente de estímulos externos.”
Em um cérebro saudável, a serotonina ativa diferentes tipos de receptores simultaneamente, o que garante que o fluxo de informações seja ponderado de forma equilibrada. No caso de doenças psiquiátricas, esse equilíbrio pode ser interrompido. Os pesquisadores esperam que suas descobertas recentes possam contribuir para o desenvolvimento de novas terapias nas quais receptores especificamente selecionados sejam ativados em doses baixas para restaurar esse equilíbrio. Drogas psicodélicas que visam seletivamente o receptor 5-HT2A, por exemplo, podem ser usadas para fins terapêuticos sob supervisão médica e em contextos de aprendizagem definidos para compensar desequilíbrios anormais na ativação do receptor a longo prazo.
A inteligência artificial encontra a neurobiologia
Para entender melhor as interações complexas entre diferentes tipos de células e receptores no cérebro, os pesquisadores usaram modelos de computador que simplificam as principais características dos circuitos neurais. Eles testaram a hipótese de que o receptor só mostra os efeitos observados quando é ativado simultaneamente em células nervosas inibitórias e excitatórias. Essa hipótese foi apoiada por seu modelo. O grupo de pesquisa liderado pelo Professor Sen Cheng descobriu em suas simulações que apenas a ativação simultânea do receptor em células inibitórias e excitatórias leva a interações de rede que replicam as descobertas experimentais.
O estudo foi realizado em conjunto pelos grupos de Dirk Jancke, Sen Cheng, Professora Melanie Mark e Stefan Herlitze como parte do Collaborative Research Center 874 e do Research Training Group “MoNN&Di” (Redes Neuronais Monoaminérgicas e Doenças). Ruxandra Barzan, autora principal e graduada da International Graduate School for Neuroscience, desempenhou um papel fundamental, realizando decisivamente os experimentos e análises sob a supervisão de Dirk Jancke.
Ruxandra Barzan et al.: Ganhe controle de entrada sensorial através de circuitos polissinápticos no córtex visual do camundongo por um único tipo de receptor acoplado à proteína G (5-HT2A), em: Nature Communications, 2024, DOI: 10.1038/s41467'024 -51861-1
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