Jornal do Brasil

Quarta-feira, 1 de Outubro de 2014

Ciência e Tecnologia

Entenda como as moscas conseguem voar para trás 

Jornal do Brasil

Embora para a maioria dos seres humanos seja mais confortável andar para frente, para podermos ver onde estamos indo, as pessoas também têm a capacidade de andar, e até mesmo correr para trás. Esta habilidade é útil quando ficamos presos em espaços apertados sem saída, e para alguns é até uma rotina de exercícios da moda. Michael Jackson, o mais famoso ser humano a andar pra trás, imortalizou o movimento com dança moonwalker. Não surpreendentemente a capacidade de locomoção para trás não se limita aos seres humanos e agora, graças a experimentos elegantes realizados na mosca temos alguma compreensão de como os animais escolhem entre andar para frente ou para trás, é o que relata uma matéria da revista Science.

Sistemas experimentados em ratos, gafanhotos, bichos pau, moscas, nos ensinaram muito sobre a cinemática e controle neural subjacente de andar para a frente. Cada junta da perna é controlada por neurônios motores, que provoca contrações de oposição aos músculos flexores e extensores. O desafio para o sistema nervoso, e talvez mais ainda para uma mosca de seis pernas, em comparação com um ser de duas penas, como Michael Jackson, é coordenar cada uma dessas curvas conjuntamente, tanto dentro da perna (por exemplo, quadril e joelho) e entre as pernas (por exemplo, à esquerda e à direita). Os interneurônios agem localmente dentro do sistema nervoso central, onde os corpos celulares do neurônio motor residem de alguma forma, coordenar todos esses movimentos dos membros, assistido por neurônios sensoriais nas pernas que relatam carga e ângulo da articulação de volta para o SNC.

A matéria explica que andar para trás não é apenas a simples inversão de andar para frente: por exemplo, quando andamos para frente ou para trás, os joelhos dobram da mesma maneira a cada passo, mas os músculos de nossos quadris que movem nossas coxas trabalham de forma oposta, dependendo da direção. Essas reversões no movimento de uma articulação da perna em relação às demais articulações distais das pernas também são observadas em insetos vara. Em outras palavras, quando o nosso cérebro diz aos nossos sistemas de motor para mudar de direção, elas modulam seletivamente partes do circuito locomotor. Como o sistema nervoso consegue fazer isso?

Para começar a responder a essa pergunta, foram feitas pesquisas com a mosca para explorar o seu poderoso conjunto de ferramentas genéticas. Eles começaram a ver o que aconteceu com o comportamento locomotor das moscas em que diferentes combinações de neurônios foram ativadas artificialmente. Para executar essa tela, os autores usaram o fator de a transcrição Gal4 levedura e seus cognatos UAS de ligação para dirigir a expressão do TRPA1 canal, ativada termicamente em subconjuntos de neurônios. De cerca de 3500 Gal4/UAS-TrpA1 transformado linhas de voar, cada um expressando TRPA1 em um conjunto estereotipado de neurônios, eles encontraram uma linha que fez as moscas andar para trás ao invés de andar pra frente, que foi apelidado de "moonwalker." Por outro lado, silenciando esses neurônios, andar para trás é comum e certas situações, como bater um beco sem saída, onde o tipo selvagem voa normalmente para trás.

Ao expressar a proteína fluorescente verde (GFP) sob o controle de Gal4/UAS vez de TRPA1, eles descobriram que a linha “moonwalker”, era ativo em sete neurônios morfologicamente distintos. Experimentos subsequentes destinadas a identificar qual dos sete eram importantes revelou que bilateralmente ativando apenas um par específico de neurônios foi suficiente para as moscas fazer o “moonwalk." Enquanto um desses neurônios foi localizado no cérebro e enviou seu axônio posteriormente no ventral cordão nervoso, onde residem os corpos celulares do neurônio motor, o segundo neurônio teve a orientação oposta: o seu corpo celular residia em uma região posterior do cordão nervoso e enviou seu axônio anteriormente, para o cérebro. Na base destas duas orientações distintas, os autores nomearam esses neurônios de MDN e do homem para “moonwalker descendente neurônio” e "moonwalker ascendente neurônio", respectivamente.

Então foi utilizado ferramentas genéticas mais precisas para trazer à tona as contribuições individuais dos MDN e MAN no controle de direção do caminhar. A ativação do MDN sozinho foi suficiente para induzir uma quantidade significativa a caminhar para trás, enquanto o do homem não foi ativado sozinho. No entanto, ativar o MDN ou MAN foi suficiente para interferir com o andar para frente; moscas em que os neurônios foram ativados ainda andavam para frente, mas para distâncias mais curtas. Assim, parece que enquanto a atividade MDN desencadeia uma mudança de frente a andar para trás, a atividade MAN contribui para o “moonwalker”, principalmente inibindo andar para frente. O MDN, com seu corpo celular no cérebro, pode receber estímulos sensoriais a partir, por exemplo, dos olhos ou antenas, que informam à mosca que está se aproximando de um beco sem saída. Como tal o MDN pode ser um "neurônio de comando" análogo ao comando de interneurons em Caenorhabditis elegans que promovem trás rastejando em resposta ao tocar a cabeça do verme.

Embora os resultados forneçam o primeiro vislumbre com as moscas, e talvez outros animais quadrúpedes, muitas perguntas permanecem. Por um lado, nenhum dos neurônios montante ou a jusante que fazem conexões funcionais com MDN ou MAN são conhecidos. De particular interesse é saber se é como MDN e MAN modificam seletivamente apenas partes do circuito de locomotor para induzir moscas para mudar de direção. Tanto para frente quanto para trás o rastreamento exige neurônios motores distintos que recebem informações de diferentes interneurons. Para descobrir se algo semelhante está acontecendo na locomoção, precisamos de uma melhor compreensão do circuito que controla a frente curta.

Tags: abelha, andar, Jackson, revista, science

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