Uma “era de ouro” para estudar o cérebro | Notícias do MIT

Como estudante de graduação, Mitch Murdock era um raro diploma duplo de ciências humanas, especializado em inglês e biologia molecular, celular e do desenvolvimento na Universidade de Yale. Hoje, como estudante de doutorado no Departamento de Cérebro e Ciências Cognitivas do MIT, ele vê maneiras óbvias pelas quais sua educação em inglês expandiu seus horizontes como neurocientista.

“Uma das minhas partes favoritas do inglês foi tentar explorar a interioridade e como as pessoas têm experiências realmente complicadas dentro de suas cabeças”, explica Murdock. “Eu estava empolgado em tentar preencher essa lacuna entre as experiências internas do mundo e esse substrato biológico real do cérebro.”

Embora ele possa ver essas conexões agora, foi só depois de Yale que Murdock se interessou por ciências do cérebro. Como estudante de graduação, ele estava em um laboratório tradicional de biologia molecular. Ele até planejava ficar lá após a formatura como técnico de pesquisa; felizmente, porém, ele diz que seu conselheiro Ron Breaker o encorajou a explorar o campo. Foi assim que Murdock acabou em um novo laboratório dirigido por Conor Liston, professor associado da Weill Cornell Medicine, que estuda como fatores como estresse e sono regulam a modelagem de circuitos cerebrais.

Foi no laboratório de Liston que Murdock foi exposto pela primeira vez à neurociência e começou a ver o cérebro como a base biológica das questões filosóficas sobre experiência e emoção que o interessavam. “Foi realmente em seu laboratório que pensei: ‘Uau, isso é tão legal. Eu tenho que fazer um doutorado estudando neurociência,’” Murdock ri.

Durante seu tempo como técnico de pesquisa, Murdock examinou o impacto do estresse crônico na atividade cerebral em camundongos. Especificamente, ele estava interessado na cetamina, um antidepressivo de ação rápida propenso a ser abusado, com a esperança de que uma melhor compreensão de como a cetamina funciona ajude os cientistas a encontrar alternativas mais seguras. Ele se concentrou nas espinhas dendríticas, pequenas organelas ligadas aos neurônios que ajudam a transmitir sinais elétricos entre os neurônios e fornecem o substrato físico para o armazenamento da memória. Suas descobertas, explica Murdock, sugerem que a cetamina funciona recuperando espinhas dendríticas que podem ser perdidas após períodos de estresse crônico.

Depois de três anos na Weill Cornell, Murdock decidiu fazer doutorado em neurociência, esperando continuar alguns dos trabalhos que começou com Liston. Ele escolheu o MIT por causa da pesquisa sendo feita em espinhas dendríticas no laboratório de Elly Nedivi, William R. (1964) e Linda R. Young Professor de Neurociência no Instituto Picower para Aprendizagem e Memória.

Mais uma vez, porém, a oportunidade de explorar um conjunto mais amplo de interesses fortuitamente levou Murdock a uma nova paixão. Durante as rotações de laboratório no início de seu programa de doutorado, Murdock passou um tempo acompanhando um médico do Massachusetts General Hospital que estava trabalhando com pacientes com doença de Alzheimer.

“Todo mundo sabe que o Alzheimer não tem cura. Mas percebi que, realmente, se você tem a doença de Alzheimer, há muito pouco que pode ser feito”, diz ele. “Foi um grande alerta para mim.”

Após essa experiência, Murdock planejou estrategicamente suas rotações de laboratório restantes, eventualmente se instalando no laboratório de Li-Huei Tsai, o professor de neurociência Picower e diretor do Instituto Picower. Nos últimos cinco anos, Murdock trabalhou com Tsai em várias vertentes da pesquisa de Alzheimer.

Em um projeto, por exemplo, membros do laboratório Tsai mostraram como certos tipos de estímulos de luz e som não invasivos induzem a atividade cerebral que pode melhorar a perda de memória em modelos de ratos com Alzheimer. Os cientistas pensam que, durante o sono, pequenos movimentos nos vasos sanguíneos conduzem o fluido espinhal para o cérebro, o que, por sua vez, elimina os resíduos metabólicos tóxicos. A pesquisa de Murdock sugere que certos tipos de estimulação podem conduzir um processo semelhante, eliminando resíduos que podem exacerbar a perda de memória.

Muito de seu trabalho está focado na atividade de células únicas no cérebro. Certos neurônios ou tipos de neurônios estão geneticamente predispostos a degenerar, ou eles se decompõem aleatoriamente? Por que certos subtipos de células parecem ser disfuncionais mais cedo no curso da doença de Alzheimer? Como as mudanças no fluxo sanguíneo nas células vasculares afetam a degeneração? Todas essas perguntas, acredita Murdock, ajudarão os cientistas a entender melhor as causas da doença de Alzheimer, o que eventualmente se traduzirá no desenvolvimento de curas e terapias.

Para responder a essas perguntas, Murdock conta com novas técnicas de sequenciamento de célula única que, segundo ele, mudaram a maneira como pensamos sobre o cérebro. “Este foi um grande avanço para o campo, porque sabemos que existem muitos tipos diferentes de células no cérebro e achamos que eles podem contribuir de forma diferenciada para o risco de doença de Alzheimer”, diz Murdock. “Não podemos pensar no cérebro como apenas sobre neurônios.”

Murdock diz que esse tipo de abordagem “grande” – pensar no cérebro como uma compilação de muitos tipos diferentes de células que estão interagindo – é o princípio central de sua pesquisa. Para examinar o cérebro com o tipo de detalhe que essa abordagem exige, Murdock trabalha com Ed Boyden, professor de neurotecnologia da Y. Eva Tan, professor de engenharia biológica e ciências do cérebro e cognitivas no MIT, investigador do Howard Hughes Medical Institute, e membro do Instituto McGovern de Pesquisa do Cérebro do MIT e do Instituto Koch de Pesquisa Integrativa do Câncer. Trabalhar com Boyden permitiu que Murdock usasse novas tecnologias, como microscopia de expansão e sensores codificados geneticamente para auxiliar sua pesquisa.

Esse tipo de nova tecnologia, acrescenta ele, ajudou a abrir o campo. “Este é um momento tão legal para ser um neurocientista porque as ferramentas disponíveis agora fazem desta uma era de ouro para estudar o cérebro.” Essa rápida expansão intelectual também se aplica ao estudo da doença de Alzheimer, incluindo conexões recém-compreendidas entre o sistema imunológico e a doença de Alzheimer – uma área na qual Murdock diz que espera continuar após a formatura.

No momento, porém, Murdock está focado em um artigo de revisão sintetizando algumas das pesquisas mais recentes. Dadas as montanhas de novos trabalhos sobre Alzheimer lançados a cada ano, ele admite que sintetizar todos os dados é um pouco “louco”, mas ele não poderia estar mais feliz por estar no meio disso. “Há tanta coisa que estamos aprendendo sobre o cérebro com essas novas técnicas, e é tão emocionante.”

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