A neurociência é uma área que tem ganhado grande destaque nos últimos tempos, especialmente em razão de novos estudos multidisciplinares e pesquisas relacionados à inteligência artificial. A neurobiofísica, por sua vez, é um dos ramos da neurociência, que se utiliza de ferramentas da física para estudar certos fenômenos biológicos, entre eles o funcionamento do sistema nervoso de seres vivos, incluindo seres humanos. “A Neurobiofísica busca uma ‘compreensão capaz de permitir a elaboração de modelos realistas que funcionem como os sistemas vivos’”, explica Lírio Onofre Batista de Almeida, pesquisador do Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP).
Um dos grandes desafios nessa área de estudos é encontrar respostas para explicar como se dá o processamento de informações pelo cérebro humano. “Nossos pensamentos são feitos de pulsos elétricos e neurotransmissores químicos, que carregam informações de uma célula nervosa para a outra. A estrutura dos pulsos elétricos e o modo como as informações são codificadas e transmitidas de um neurônio a outro é o que pesquisadores da área tentam encontrar. Porém, a complexa e numerosa rede de conexões entre estas células nervosas torna esta tarefa muito difícil”, diz Lírio.
Um dos caminhos para encontrar tais respostas é a realização de experimentos com sistemas nervosos mais simples do que o dos humanos. Com essa estratégia em mente, Lírio, que já trabalha com pesquisas na área de neurobiofísica há mais de uma década, já fez estudos do cérebro de moscas e, atualmente, pesquisa o sistema nervoso de tuviras, peixes que utilizam pulsos elétricos para comunicacao e localização (enxergar) em águas escuras.
Em colaboração com pesquisadores do Grupo de Neurocomputação Biológica da Universidad Autónoma de Madrid, ele estudou o peixe elefante, que também tem em seu arsenal sensorial emissores e sensores elétricos, mas que só existe no hemisfério Norte. O objetivo do estudo foi explorar a visão do peixe, que tem grande sensibilidade a movimentos, mesmo com muito pouca luz, funcionando como um mecanismo de defesa para esses peixes. “Nosso estudo tentou entender a interação da parte visual dos peixes elefantes com o sistema elétrico dos mesmos. Implementamos um protocolo experimental em closed loop, ou seja, inserimos estímulos visuais estruturados em função das respostas elétricas do próprio peixe em tempo real, para verificar como ele respondia a isso”, elucida.
Peixe elefante elétrico
Ao realizar os experimentos com os peixes elefantes, Lírio e seus colaboradores exploraram o processamento sensorial multimodal, e verificaram que eles responderam mais fortemente aos estímulos de luz quando seus sinais elétricos também eram estimulados, resultado já esperado pelos pesquisadores. “O peixe se comporta de uma maneira totalmente diferente nesse caso. Foi interessante estudar esse peixe, pois ele possui os chamados ‘neurônios multimodais’, que são capazes de processar informações vindas de vários elementos de diferentes naturezas sensoriais. O trabalho foi inovador nesse sentido”, conta Lírio.
O estudo rendeu uma apresentação de resumo na 26ª edição do Encontro de Neurociência Computacional (clique aqui para acessar). Lírio conta que a continuidade deste estudo já está sendo feita no IFSC, mas dessa vez tendo novamente as tuviras como protagonistas. “As tuviras, no entanto, não respondem tão bem como os peixes elefantes aos estímulos visuais, portanto é difícil conseguir aplicar a mesma metodologia, explorando a característica multimodal. Além disso, estamos realizando outros experimentos com as tuviras, de natureza mais comportamental, tentando verificar qual a estratégia de comunicação elétrica entre elas”, conclui Lírio.
Assessoria de Comunicação- IFSC/USP
