Rapidez, equilíbrio, robustez e extensa literatura. Esses são os principais motivos pelos quais a espécie Chrysomya megacephala, comumente encontrada, tornou-se principal objeto de estudos dos laboratórios de Física Computacional e Instrumentação Eletrônica, Neurofísica, Dipterlab e Neurodinâmica do IFSC. “A marinha americana adoraria fazer um F-16 com a capacidade performática de uma mosca”, brinca Lírio Onofre B. de Almeida, especialista em Laboratório do Grupo de Física Computacional e Instrumentação Aplicada do Instituto.
A pesquisa, já desenvolvida no IFSC há uma década, em princípio coordenada pelo docente, Roland Köberle, e atualmente pelo docente, Reynaldo Daniel Pinto, é pioneira na América do Sul e, no mundo todo, poucos laboratórios fazem pesquisas semelhantes. “No hemisfério sul do planeta, apenas na Austrália utilizam invertebrados, como gafanhotos e abelhas- que tem detecção de movimento mais lento do que as moscas para esse tipo de pesquisa”, conta Lírio.
Mas, como se tornou possível a análise de um inseto tão pequeno e, mais do que isso, a investigação de seu código neural, principal objetivo da pesquisa citada? Para compreender, é preciso começar do início da história.
As possibilidades
Foi o criador da química moderna, o francês Antoine Lavoisier, que tornou, mundialmente conhecida, a famosa “Lei da Conservação das Massas”, com o popular lema “nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”. A natureza de encarregou de fazer jus ao postulado, criando mecanismos semelhantes a todos os seres vivos, inclusive entre moscas e humanos, com as devidas adaptações.
Mas, sejam os animais vertebrados ou invertebrados- incluindo-se, algumas vezes, plantas-, todas as informações e sensações ocorridas nos organismos são transmitidas da mesma maneira: neurônios com sinais elétricos e químicos. Analisar como elas se processam em estruturas mais simples, como moscas, pode auxiliar no entendimento de estruturas mais complexas. “Um único neurônio já pode ser considerado um sistema complexo. Partimos do pressuposto de que, uma vez compreendido mecanismos mais simples, pela similaridade entre organismos, poderemos decodificar como o processamento de informações ocorre no cérebro humano”, explica Lírio.
Mas, nessa pesquisa, embora o intuito primordial seja analisar como informações e sensações codificadas e processadas no sistema visual das moscas, as consequências desse resultado podem ir além do que se imagina, onde, até mesmo, a tecnologia será diretamente afetada, no futuro.
O caminho
São duas as maneiras como as informações são transmitidas pelo sistema nervoso em organismos: pulsos elétricos, que fazem isso de maneira muito rápida, e neurotransmissores, que o fazem de forma mais lenta. “A reação de uma mosca é extremamente rápida, por isso o interesse em estudá-la”.
O tempo de processamento do sistema visual da mosca é da ordem de 30 milissegundos (30×10-3s) e o neurônio desse sistema tem um tempo de recuperação (descanso entre um pulso e outro) da ordem de 2 milissegundos (2×10-3s). “Poucos pulsos são suficientes para se codificar e processar o estímulo visual apresentado para a mosca. Através de ferramentas matemáticas e computacionais estes dados são analisados”, explica Lírio.
Uma aplicação mais imediata seria fazer um paraplégico andar. Mas, para a Física é simplesmente compreender a codificação e decodificação das informações. “Estaríamos dando um passo muito grande, em termos de eficiência”, diz Lírio.
Por que as moscas tornaram-se objeto principal de estudos
Há quase cem anos, as partes neurológicas e anatômicas desses insetos já são estudadas por biólogos. Além da visão muito bem desenvolvida, seu sistema de voo é extremamente eficiente e habilidoso. “A mosca, em princípio, possuía quatro asas, mas, com a evolução, duas delas se transformaram em ‘giroscópios’, possibilitando um domínio, ainda maior, sobre o voo”, conta Lírio.
Além das razões citadas acima, a mosca oferece outra vantagem: “É sempre difícil realizar experiências com animais in vivo. Por ser um inseto muito robusto, a mosca é capaz de permanecer viva, durante uma microcirurgia, implante de microeletrodos e aquisição dos sinais enviados por seus neurônios, durante experimentos”, explica.
Resultados da pesquisa e projeções futuras
Diversos grupos uniram-se para desenvolver pesquisas semelhantes à citada. No caso do estudo do cérebro da mosca, no IFSC, além dos próprios físicos, grande parte dos pós-graduandos veio do curso de Ciências Físicas e Biomoleculares, mas engenheiros eletrônicos e físicos computacionais do Instituto também participam do projeto. “A precisão para geração dos estímulos e a aquisição de dados dos sinais neurológicos exige equipamentos especiais, não disponíveis no mercado. Métodos computacionais, nesse aspecto, são fundamentais para trazer essa exatidão”, conta Lírio.
Roland, por dois anos, realizou estudos no Centro de Pesquisas “NEC Worldwide”, em Princeton (EUA), junto a Rob de Ruyter van Steveninck, um dos grandes estudiosos do assunto, o que possibilitou novas perspectivas ao IFSC. O Departamento de Biologia do Instituto de Biociências da Unesp-Rio Claro, através do docente, Guilherme Gomes, realizou diversos experimentos junto aos pesquisadores do IFSC, para coleta de dados pertinentes à pesquisa.
E, num esforço conjunto, os estudiosos, aos poucos, constroem equipamentos para desvendar a comunicação entre neurônios dos pequenos insetos. O resultado, certamente, será um grande passo para ciência.
Assessoria de Comunicação
