Como um novo mapa cerebral pode salvar décadas de pesquisa: ligando camundongos a primatas

Como o mapa cerebral foi construído

Foco em regiões de 'nível folha'

A ideia-chave por trás do mapa é que a maneira mais confiável de comparar cérebros entre espécies é começar pelo menor nível possível de detalhe anatômico. A equipe ancorou sua comparação nas menores e mais granulares subdivisões do cérebro – o que neurocientistas chamam de regiões de nível folha (do inglês leaf-level regions) .

Embora estruturas cerebrais maiores geralmente tenham nomes e limites inconsistentes entre diferentes atlas, a maioria dos atlas existentes concorda de forma notável bem sobre esses menores pedaços identificáveis. O professor Mitra explicou a abordagem com uma analogia simples: "Pense em estados e cidades. A cidade de Nova York pode ser chamada de 'Nova York' em um atlas e 'Nova Amsterdã' em outro, mas todo mundo no nível local sabe exatamente do que você está falando" . Ao combinar esses blocos de construção fundamentais primeiro, a equipe pôde então construir correspondências confiáveis entre regiões cerebrais maiores nas duas espécies.

Síntese sistemática da literatura

A equipe analisou dados de mais de 100 estudos publicados, cada um dos quais usou técnicas como injeções de traçadores neurais e mapeamento histológico para definir regiões cerebrais em camundongos e saguis . Esta revisão sistemática permitiu que eles reconciliassem inconsistências entre vários atlas cerebrais amplamente utilizados para ambas as espécies.

Estrutura de correspondência quantitativa

Usando pipelines computacionais e estatísticos implementados em MATLAB, os pesquisadores compararam os perfis espaciais, estruturais e de conectividade das regiões de nível folha entre camundongos e saguis . Eles estabeleceram cinco tipos de correspondência entre estruturas cerebrais e descobriram que 43% das estruturas cerebrais de nível folha de camundongos têm correspondências um-para-um com estruturas de saguis . As estruturas restantes são específicas de cada espécie ou têm relações mais complexas.

Como este mapa resolve o problema da tradução da pesquisa

A lacuna evolutiva

O desafio central é que o cérebro do roedor divergiu da linhagem dos primatas há aproximadamente 90 milhões de anos . Muitos medicamentos e descobertas de circuitos neurais promissores em roedores falham em ensaios clínicos humanos porque, em um nível fundamental, os cérebros são conectados de forma diferente.

Os saguis, como primatas do Novo Mundo, compartilham uma arquitetura cerebral muito mais semelhante à humana. Ao mapear quais regiões do cérebro do camundongo têm homólogos diretos no sagui, o novo atlas informa aos pesquisadores quais aspectos da neurociência baseada em roedores provavelmente se manterão verdadeiros em primatas.

Uma ponte prática para a tradução

Veja como os pesquisadores podem usar o mapa na prática:

• Se uma descoberta em roedores envolve uma região cerebral que mapeia claramente para uma estrutura do sagui (e, por extensão, humana), é um candidato mais forte para tradução bem-sucedida .
• Se uma descoberta envolve uma região específica de roedor sem contraparte em primatas, é improvável que a descoberta se generalize para humanos .

Impacto no desenvolvimento de medicamentos

O mapa permite que os pesquisadores verifiquem se um alvo de medicamento ou manipulação de circuito neural que funciona em um modelo de camundongo tem uma contraparte análoga no cérebro de um primata não humano antes de passar para ensaios humanos caros. Isso pode ajudar a priorizar os candidatos a medicamentos mais promissores e reduzir a alta taxa de falha de tratamentos experimentais que são bem-sucedidos em roedores, mas falham em humanos .

Contexto mais amplo

Este mapa cerebral entre espécies se baseia em décadas de trabalho de mapeamento cerebral no CSHL, incluindo o Mouse Brain Architecture Project e contribuições para o atlas de conectividade do sagui Brain/MINDS no Japão . Ele fornece uma estrutura unificada para comparar a estrutura cerebral ao longo da linhagem dos mamíferos.

Para pesquisadores que desenvolvem novos tratamentos para condições neurológicas e psiquiátricas, este mapa oferece uma verificação da realidade muito necessária – e uma maneira de focar os recursos nas descobertas com maior probabilidade de dar o salto do camundongo para o humano.

Conclusão principal

43% das regiões cerebrais de nível folha de camundongos têm contrapartes diretas e individuais no cérebro do sagui, de acordo com a análise da equipe do CSHL . As regiões restantes podem ser adaptações específicas de cada espécie. Este mapa entre espécies dá aos neurocientistas uma ferramenta sistemática para decidir quais descobertas em roedores valem a pena ser perseguidas em primatas – e quais são prováveis becos sem saída evolutivos para a medicina humana.