relógio biológico

Viajar para o outro lado do mundo pode ser relativamente rápido hoje em dia, mas isso não quer dizer que seja confortável. Passar horas numa cabine pressurizada mal podendo esticar as pernas é ruim, mas o pior é desembarcar num fuso-horário completamente oposto.

Nem é preciso atravessar o planeta para enfrentar essa experiência: todo mundo sabe como é desconfortável o começo (ou o fim) do horário de verão. No entanto, nosso relógio biológico sabe se ajustar relativamente bem. Os mecanismos neuronais de controle do ciclo circadiano ainda são pouco conhecidos, mas já estão começando a ser estudados.

Em cima do X

Desenvolvido ao longo de milhões de anos de exposição a ciclos de luz e escuridão, o relógio biológico está presente em todos os mamíferos. Nos humanos, esse relógio controla funções essenciais como o sono, o apetite, a temperatura corporal, a liberação de hormônios e a expressão de genes.

Onde fica esse relógio que todos nós temos? Dentro da cabeça. Mais precisamente, segundo pesquisadores e colaboradores da Universidade da Califórnia-Santa Bárbara (UCSB), no núcleo supraquiasmático (NSQ). Com cerca de 20.000 neurônios, o NSQ fica na parte da frente do hipotálamo, logo acima do quiasma óptico (o ponto onde os nervos ópticos se cruzam).

“O que queríamos saber é como essa rede é estruturada”, disse Linda Petzold em comunicado divulgado pelo MedicalXpress. Pretzold é professora de engenharia mecânica e ciência da computação na UCSB. Junto com seus colegas, ela assina um paper sobre NSQ publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences.

Bugando o sistema

Para funcionar efetivamente, o NSQ usa dois mecanismos: sincronização e rastreamento. O rastreamento é a resposta a estímulos externos, como a alternância entre noite e dia. Mas e a sincronização? É exatamente esse o mecanismo que Petzold e seus colegas estão estudando. Segundo ela, cada neurônio circadiano, individualmente, é um relógio bastante impreciso. No entanto, quando se sincronizam, são capazes de funcionar muito bem.

Entender como funciona um relógio comum pode ser complicado mas não é muito difícil: basta desmontar o relógio e remontá-lo aos poucos, vendo o papel desempenhado por cada peça. Mas não dá pra fazer esse mesmo tipo de engenharia reversa com um relógio vivo, formado por neurônios. Não dá pra desmontar, mas dá pra desajustá-lo e vê-lo se reajustando. O desajuste do relógio foi feito com a aplicação de uma neurotoxina no NSQ. Para observar a ressincronização, os pesquisadores ligaram um marcador bioluminescente à proteína Per2, que tem papel importante na manutenção do ritmo circadiano.

Em poucos dias, à medida que a toxina era eliminada, os neurônios do NSQ passaram a brilhar, retomando o comportamento que tinham antes. Essa ressincronização pode ser observada por meio da atividade da Per2. A partir da observação dessa atividade de sincronização, os cientistas puderam inferir a estrutura do relógio biológico.

Dois núcleos num pequeno mundo

Segundo a pesquisa, foram identificados dois núcleos e duas “cascas”. Os núcleos são as áreas de maior conectividade entre si e com as cascas. As cascas também estão interligadas mas de maneira menos densa. Esse tipo de estrutura é classificada como “mundo pequeno”. À semelhança do mundo pequeno dos poucos graus de separação entre os seres humanos, os neurônios do NSQ não estão todos diretamente ligados, mas todos podem ser alcançados em poucos passos.

Esse arranjo pequenomundista do relógio biológico pode ser o segredo de sua eficiência. “Redes de mundo pequeno apresentam vantagens e robusteza por ter hubs de alta conectividade bem como nós menos importantes, mas ainda capazes de manter vias de comunicação curtas”, explica Pretzold.

Mesmo que algumas partes do NSQ sejam bugadas pela mudança do fuso ou do horário de verão (ou mesmo danificadas fisicamente), ainda haveria uma redundância na rede capaz de garantir a ressincronização. Além do cansaço e da diferença de horário, é por isso que você sente o jetlag bater quando desembarca do outro lado do mundo.

Referência

rb2_large_gray25ABEL, John H. et. al. Functional network inference of the suprachiasmatic nucleus [Inferência da rede funcional do núcleo supraquiasmático]. PNAS, 4 de abril de 2016. doi: 10.1073/pnas.1521178113

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