Cientistas há muito tempo têm se intrigado com a complexa rede de conexões entre os neurônios no cérebro. Pesquisas recentes revelaram que, embora a maioria das conexões entre os neurônios sejam mais fracas, existem algumas que se destacam com conexões notavelmente fortes. Esse padrão, conhecido como “conectividade de cauda pesada”, despertou a curiosidade dos cientistas sobre sua formação e se é específico para certas espécies ou governado por um princípio universal.
Para elucidar esse fenômeno, pesquisadores do CUNY Graduate Center Initiative for the Theoretical Sciences (ITS), Yale, University of Chicago e Harvard mergulharam em extensos conjuntos de dados de conexões neurais em moscas da fruta, camundongos e duas espécies de vermes. Usando modelos matemáticos baseados na plasticidade de Hebbian, um princípio que sugere que neurônios que disparam juntos se conectam, os cientistas demonstraram como esse mecanismo poderia dar origem a conexões de cauda pesada.
O estudo também revelou outra característica significativa: a formação de aglomerados. Os neurônios tendem a formar grupos intimamente conectados, indicando um nível mais alto de organização dentro da rede neural. A pesquisa teve como objetivo desvendar as origens da conectividade de cauda pesada em diferentes espécies.
Christopher Lynn, autor principal do estudo e agora professor assistente de Física em Yale, explicou que seu modelo se baseava na ideia de que os neurônios se rearranjam e se conectam sob uma combinação de dinâmicas hebbianas e aleatórias. Enquanto algumas conexões servem a propósitos específicos, outras se formam aleatoriamente.
As descobertas da equipe sugerem que os princípios da auto-organização celular podem explicar a formação de conexões fortes e redes densamente conectadas no cérebro de várias espécies. Isso implica que a formação da rede neuronal não depende apenas de mecanismos específicos da espécie, mas é impulsionada por um princípio simples de auto-organização.
As implicações dessa pesquisa vão além do entendimento das conexões intrincadas no cérebro. O conhecimento recém-descoberto poderia servir como base para estudar a estrutura cerebral em outros animais e potencialmente melhorar nossa compreensão da função cerebral humana.
Referência do Artigo:
Lynn, C.W., Holmes, C.M. & Palmer, S.E. Conectividade neuronal de cauda pesada decorrente da auto-organização de Hebbian. Nat. Phys. (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02332-9