Pesquisadores estão desvendando os intricados circuitos motores do sistema nervoso central das moscas-das-frutas, revelando uma complexidade inesperada que controla os movimentos de suas pernas e asas. Este diagrama de fiação, conhecido como conectoma, oferece novos insights sobre como a coordenação dos movimentos das pernas difere da das asas, impulsionando as moscas no ar. Apesar da simplicidade aparente das moscas-das-frutas, os cientistas descobriram que seu sistema motor possui um nível notável de sofisticação. “Um neurônio motor típico de mosca recebe milhares de sinapses de centenas de neurônios pré-motores pré-sinápticos,” explicaram os pesquisadores, comparando essa complexidade à escala de integração sináptica encontrada nas células piramidais do córtex de roedores.
### Publicações Recentes Revelam Avanços Significativos
As descobertas mais recentes foram publicadas em 26 de junho p.p. na revista científica Nature, nos artigos “Arquitetura sináptica de redes de controle pré-motor de pernas e asas em Drosophila” e “Reconstrução conectômica de um cordão nervoso ventral feminino de Drosophila”. As pesquisas foram supervisionadas por John C. Tuthill, professor associado de fisiologia e biofísica da Universidade de Washington, e Wei-Chung Allen Lee, professor associado de neurologia da Harvard Medical School, com a colaboração de um grupo multi-institucional de cientistas.
### Mapeando Movimentos Complexos
Esta pesquisa avançou na compreensão de como o sistema nervoso central coordena músculos individuais para realizar uma variedade de comportamentos. As moscas-das-frutas utilizam suas pernas para saltos, caminhadas, lutas e até mesmo namoro, adaptando seus movimentos para navegar por diferentes terrenos, desde plantas domésticas até esteiras em escala de insetos. Os sinais elétricos que iniciam esses movimentos são conduzidos por projeções dos neurônios motores, estimulando os músculos correspondentes. Apesar de suas seis pernas serem controladas por apenas 60 a 70 neurônios motores, comparados aos 600 neurônios motores que controlam um único músculo da panturrilha de um gato, as moscas realizam feitos impressionantes tanto no ar quanto no solo.
### Unidades Motoras e Fiação Neural
Os pesquisadores explicaram que as unidades motoras, compostas por um único neurônio motor e as fibras musculares que ele excita, colaboram para alcançar uma miríade de comportamentos. Usando ferramentas automatizadas, aprendizado de máquina e microscopia eletrônica, um dos estudos identificou 14.600 corpos celulares neuronais e cerca de 45 milhões de sinapses no cordão nervoso ventral de uma fêmea de mosca-da-fruta.
### Reconstrução e Mapeamento de Circuitos
Aplicando aprendizado profundo, os cientistas reconstruíram a anatomia dos neurônios e suas conexões na mosca feminina, mapeando os músculos visados pelos neurônios motores das pernas e asas. Este trabalho resultou em um atlas detalhado dos circuitos que coordenam os movimentos durante a decolagem e o voo.
### Descobertas sobre a Inervação Muscular
Os estudos também revelaram que algumas fibras musculares em moscas adultas são inervadas por múltiplos neurônios motores, uma característica que pode oferecer maior flexibilidade e precisão nos movimentos, apesar do número reduzido de neurônios motores. Essa descoberta é comparável à fase larval das moscas-das-frutas e a certos insetos como gafanhotos.
### Sistema Motor das Asas
A investigação do sistema motor das asas das moscas revelou três seções funcionais: batimento, direção e ajuste do movimento da asa. Comparando a organização dos circuitos pré-motores das pernas e asas, os pesquisadores observaram diferenças evolutivas e biomecânicas significativas.
### Implicações Futuras dos Conectomas
Os conectomas estão possibilitando novas teorias sobre o funcionamento dos circuitos neurais e desmistificando antigas noções. O recente esforço para desenvolver o conectoma da mosca-da-fruta resultou em um dos primeiros diagramas de fiação em nível sináptico para qualquer animal com membros. Os pesquisadores esperam que conectomas adicionais permitam comparações entre indivíduos e iluminem as diferenças entre os sexos.
### Apoio à Pesquisa
A compreensão desses sistemas complexos pode ter implicações amplas, desde avanços em neurociência básica até aplicações em robótica e inteligência artificial, onde a coordenação precisa de movimentos é crucial.