quinta-feira, julho 25, 2013

Moscas com “neurônios Jedi”

Estudo recentemente publicado na revista Nature aponta que neurônios vizinhos em uma antena de mosca das frutas podem parar (ou “bloquear”) um ao outro mesmo quando não compartilham uma conexão direta. Isso ajuda o inseto a processar cheiros. Esse tipo de comunicação, chamada acoplamento efáptico, acontece quando o campo elétrico produzido por um neurônio silencia o seu vizinho, em vez de enviar um neurotransmissor por uma sinapse. “O acoplamento efáptico já está na literatura científica há um bom tempo, mas existem poucos casos nos quais estas interações afetam o comportamento de um organismo”, aponta John Carlson, biólogo da Universidade de Yale (Connecticut, Estados Unidos), primeiro autor do estudo. A presença dessas interações em órgãos de sentido foi prevista em 2004, mas conseguir demonstrar que elas realmente aconteciam exigia um experimento difícil, engenhoso e completo.

Nas antenas da Drosophila melanogaster, os neurônios olfativos estão agrupados em pelos preenchidos por fluidos, chamados sensilas. Cada um contém dois a quatro neurônios, que estão todos sintonizados em diferentes cheiros e agrupados de formas específicas. “Um neurônio para o morango é sempre pareado com um neurônio para a pera, por exemplo”, explica Carlson. “Todos esses neurônios já foram bem caracterizados, então sabemos como são organizados.”

O estudo focalizou uma sensila chamada ab3, que contém dois neurônios: o ab3A, sensível ao metil-hexanoato das frutas, e o ab3B, que detecta o 2-heptano do cheiro da banana. Quando os pesquisadores expuseram as moscas a um fluxo constante de metil-hexanoato, o neurônio A disparou continuamente. Se as moscas eram expostas a uma breve explosão de 2-heptanona, o neurônio B entrava em ação, e o A de repente desligava. O contrário também aconteceu: uma breve explosão de atividade em A silenciou a atividade constante de B.

As mesmas interações foram vistas em quatro outros tipos de sensilas na mosca da fruta, bem como no mosquito da malária Anopheles gambiae. Apesar dessas interações claras, os neurônios em uma sensila não compartilhavam nenhuma sinapse. O comportamento se repetiu mesmo que fosse usado um químico bloqueador de sinapse, mesmo quando os padrões de disparo não se coordenavam, e mesmo se as antenas fossem decepadas, separando-as do contato com qualquer neurônio central.

A conclusão é de que, em vez de sinapses, os neurônios provavelmente se comuniquem através do fluido que os cerca. Quando um deles dispara, cria um campo elétrico que muda o fluxo dos íons até o outro e desliga a sua atividade elétrica.

O experimento ainda mostrou que essa atividade é forte o suficiente para alterar o comportamento da mosca. Para tanto, os cientistas usaram uma sensila com dois neurônios: um que leva à atração de uma mosca por vinagre de maçã, e outro que a faz evitar dióxido de carbono. Em seguida, a equipe bloqueou o neurônio da atração por vinagre, mantendo o da repulsão por dióxido de carbono. As moscas foram colocadas em um labirinto com duas vias que cheiravam a dióxido de carbono, mas somente uma que também cheirava a vinagre. As moscas escolheram o lado aromatizado com vinagre. Porém, não escolheram o cheiro de vinagre na ausência do cheiro de dióxido de carbono.

Isso sugere que o neurônio da atração ao vinagre, mesmo bloqueado no cérebro, podia ainda inibir o neurônio de dióxido de carbono vizinho. Quando ambos os produtos químicos estavam no ar, as moscas não se sentiam mais repelidas pelo dióxido de carbono.

Segundo os cientistas, esse tipo de interação neuronal é importante para a mosca, que pode estar com o olfato inundado com um cheiro forte, mas ainda assim precisar perceber um odor de comida, por mais fraco que seja.

Outra coisa que o experimento mostrou é que o cérebro não é o único responsável pelo sentido do olfato: os neurônios que fazem sua detecção também têm papel importante. Isso, possivelmente, também acontece com os seres humanos – mas tal implicação ainda não foi investigada.


Nota: Um mecanismo com tamanha complexidade e tão necessário seria fruto de mutações casuais filtradas pela seleção natural?[MB]

sexta-feira, março 15, 2013

Olhar de gafanhoto evita que você bata o carro

O paradigma básico das pesquisas em visão artificial consiste em coletar imagens com câmeras e processar os arquivos digitais resultantes com algoritmos de reconhecimento de padrões. Como essa técnica tem limitações muito claras, os pesquisadores estão partindo para copiar - ou pelo menos imitar - o sistema visual de animais. Os gafanhotos foram os escolhidos de uma equipe multi-institucional europeia, liderada por Shigang Yue (Universidade Lincoln) e Claire Rind (Universidade de Newcastle). Segundo eles, o funcionamento do sistema visual único dos gafanhotos pode ser transferido para tecnologias que incluem sensores para evitar colisões entre veículos, inspeção de linhas de produção, vigilância, videogames e navegação de robôs. Os gafanhotos possuem uma forma de processamento das informações visuais extremamente rápida. Usando sinais elétricos e químicos, esses insetos conseguem evitar os choques uns com os outros e, como voam baixo, evitam igualmente chocar-se com obstáculos no solo.

Segundos os pesquisadores, esse sistema de processamento incorporado na própria biologia do animal pode ser recriado por meio de equipamentos e softwares adequados, e então incorporado em robôs e outros equipamentos. Para isso, eles criaram um “controle motor visualmente estimulado”, um dispositivo formado por dois tipos de detectores de movimento e um gerador de comandos motores. Cada detector processa as imagens e extrai informações relevantes que são então convertidas em comandos motores - desviar de um obstáculo, por exemplo.

“Nós criamos um sistema inspirado nos interneurônios sensitivos do movimento do gafanhoto. Esse sistema foi então usado em um robô para permitir que ele explore caminhos ou interaja com objetos, usando unicamente as informações visuais”, explicou o Dr. Yue. Os robôs normalmente fazem isso usando sensores de infravermelho e radares.

Essa foi a apenas a primeira demonstração do projeto. Os pesquisadores já dispõem de financiamento da União Europeia pelos próximos quatro anos, quando pretendem que o sistema esteja pronto para ser incorporado em sistemas anticolisão para carros. “Essa pesquisa demonstra que a modelagem de sistemas neurais visuais artificiais biologicamente plausíveis pode trazer novas soluções para a visão computadorizada em ambientes dinâmicos. Por exemplo, isso pode ser usado para permitir que veículos entendam o que está acontecendo à frente e tomar ações adequadas”, disse Yue.


Nota: Releia: “O paradigma básico das pesquisas em visão artificial consiste em coletar imagens com câmeras e processar os arquivos digitais resultantes com algoritmos de reconhecimento de padrões.” Se eu lhe dissesse que essa coleta de imagens e esse processamento de arquivos digitais com algoritmos de reconhecimento de padrões se desenvolveu por acaso, ao longo de milhões de anos de mutações aleatórias filtradas pela seleção natural, você acreditaria nisso? Releia mais: “Como essa técnica tem limitações muito claras, os pesquisadores estão partindo para copiar - ou pelo menos imitar - o sistema visual de animais.” Muitos desses pesquisadores querem que creiamos que o sistema ultracomplexo que eles estão imitando foi fruto do acaso...[MB]

domingo, fevereiro 24, 2013

Como a coruja consegue girar a cabeça 270º?

Cientistas da Universidade de Medicina Johns Hopkins, nos Estados Unidos, afirmam ter descoberto os “segredos” por trás da capacidade das corujas de girar a cabeça quase totalmente no corpo - até 270º, segundo o estudo. Usando tomografia computadorizada, angiografia e outras técnicas clínicas, os pesquisadores analisaram a anatomia de 12 corujas. Foram descobertas grandes adaptações biológicas [sic] que permitem que o animal não se machuque ao girar a cabeça. As adaptações estão ligadas à estrutura óssea e à rede de vasos sanguíneos dos animais, segundo o estudo, publicado nesta sexta-feira (1º) na renomada revista Science. Vasos sanguíneos na base da cabeça das corujas, logo abaixo da mandíbula, possuem espessura considerável conforme avançam no sistema circulatório, alguns chegando a ser bem grossos, e mantêm essa estrutura mesmo quando o animal gira a cabeça, diz o estudo.

O fenômeno é diferente do que acontece com os seres humanos, em que as artérias tendem a se “capilarizar” quanto mais extensas são nessa região, segundo os cientistas. Isso torna a estrutura vascular dos humanos muito mais frágil que a das corujas nesse ponto - um giro de cabeça de 270º em humanos tem efeitos extremamente nocivos e pode até levar à morte.

Em outra adaptação [sic], algumas artérias abaixo da cabeça das corujas possuem “reservatórios” que permitem que o sangue seja armazenado. A “vantagem” biológica permite que o sangue chegue ao cérebro e aos olhos do animal mesmo quando ele gira a cabeça. Essas adaptações [sic] ajudam a minimizar interrupções da circulação sanguínea das corujas, de acordo com o estudo.

“Manipular a cabeça de seres humanos é realmente perigoso, porque nós não temos as estruturas de proteção aos vasos sanguíneos que as corujas possuem”, disse o cientista Philippe Gailloud, um dos autores do estudo.


Nota: Outro sistema de complexidade irredutível que precisava funcionar perfeitamente bem desde o início, caso contrário, na primeira girada de cabeça, a coruja morreria. Mas os pesquisadores insistem em chamar de “adaptação”.[MB]

LinkWithin

Related Posts with Thumbnails