Cientistas determinam quanto de oxigênio nosso cérebro precisa!

O cérebro tem uma alta demanda de energia e reage com muita sensibilidade à deficiência de oxigênio. Os neurobiologistas da Universidade de Munique Ludwig-Maximilians (LMU), Universidade em Munique, Alemanha, conseguiram, pela primeira vez, correlacionar diretamente quanto de oxigênio nosso cérebro precisa para a atividade de certas células nervosas.

O cérebro requer uma quantidade desproporcional de energia em comparação com sua massa corporal. Essa energia é gerada principalmente por processos metabólicos aeróbicos que consomem quantidades consideráveis ​​de oxigênio.

Portanto, as concentrações de oxigênio no cérebro são um parâmetro importante que influencia a função das células nervosas e gliais. No entanto, quanto oxigênio é consumido no cérebro e como isso está relacionado à atividade neuronal era até agora amplamente desconhecido.

Quanto de oxigênio nosso cérebro precisa

Os neurobiólogos da LMU Hans Straka, Suzan Özugur e Lars Kunz conseguiram, pela primeira vez, medir diretamente isso no cérebro intacto e correlacioná-lo com a atividade das células nervosas.

Em um modelo animal já estabelecido – girinos do sapo com garras Xenopus laevis – os cientistas usaram sensores eletroquímicos para determinar a concentração de oxigênio no cérebro e em um dos ventrículos do cérebro. Eles foram capazes de controlar especificamente a quantidade de oxigênio disponível no cérebro, bem como inibir a atividade das células nervosas com a ajuda de substâncias farmacológicas. Usando o exemplo de células nervosas que controlam os movimentos oculares, os cientistas conseguiram registrar diretamente a relação entre o consumo de oxigênio e a atividade das células nervosas.

“Descobrimos que o cérebro é anóxico em um ambiente saturado de ar normal, o que significa que nenhum oxigênio pode ser medido”, diz Straka. Portanto, o oxigênio completo foi imediatamente usado pelas células para sintetizar substâncias ricas em energia. Se houvesse mais do que o dobro da concentração atmosférica de oxigênio disponível, o metabolismo energético estava saturado e o oxigênio estava presente em abundância no cérebro.

“Também fomos capazes de mostrar que durante a operação normal, apenas 50% do oxigênio é usado para a atividade das células nervosas. Portanto, os outros 50% são necessários para as células da glia e para manter a taxa metabólica básica das células nervosas. No entanto, as células nervosas com atividade aumentada consomem mais oxigênio”, diz Straka.

Cientistas determinam quanto de oxigênio o cérebro precisa

Para entender melhor como as informações são processadas no cérebro, é essencial o conhecimento da relação entre disponibilidade de oxigênio e atividade cerebral. Os resultados dos cientistas fornecem uma visão inicial disso e são uma base importante para futuras investigações do balanço energético do cérebro em experiências futuras e para medir o consumo de oxigênio para várias funções das células nervosas.

Isso também pode ser relevante do ponto de vista médico, por exemplo, para entender melhor as consequências da deficiência de oxigênio no cérebro ou para interpretar melhor as informações sobre a atividade cerebral obtidas com as técnicas de imagem.

 

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Os cientistas relatam seus resultados na revista BMC Biology.

* “Relationship between oxygen consumption and neuronal activity in a defined neural circuit” – 2020.

Autores do estudo: Suzan Özugur, Lars Kunz & Hans Straka – 10.1186/s12915-020-00811-6

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