Cientistas descobrem como "ler a mente" de uma água-viva

Em busca de entender como as águas-vivas Clytia hemisphaerica se comportam, um grupo de cientistas da Caltech tentou ler a mente desses animais — mesmo que eles não tenham cérebro. Com algumas mudanças genéticas, os pesquisadores conseguiram observar os neurônios microscópicos dessa criatura minúscula. Os resultados foram publicados na revista científica Cell.

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Para a pesquisa, a equipe usou um kit de ferramentas para modificar geneticamente a C. hemisphaerica para fazer com que seus neurônios brilhem individualmente com luz fluorescente quando ativados. Como a água-viva é transparente, os pesquisadores conseguiram observar a luz da atividade neural do animal enquanto ele fazia as coisas do dia a dia: agarrar e comer presas. De maneira simplificada, era como se a equipe pudesse ler a mente do animal enquanto ele age naturalmente.

Mas, como a criatura não tem cérebro, uma complexa rede de neurônios por todo o corpo — que tem cerca de 1 centímetro de diâmetro — substitui a necessidade de um órgão centralizado. Para ter uma noção de comparação, o cérebro humano tem 100 bilhões de neurônios, fazendo 100 trilhões de conexões; enquanto a C. hemisphaerica tem 10 mil células neurais — algo que facilitou a visualização no microscópio.

Lendo a mente das águas-vivas

Depois de desenvolver as ferramentas genéticas para trabalhar com o animal, os pesquisadores examinaram primeiro os circuitos neurais ocultos ligados ao comportamento alimentar da água-viva. Por exemplo, quando ela agarra um camarão em um de seus tentáculos, ela dobra o corpo para levar o membro à boca e a inclina em direção à base ao mesmo tempo.

O objetivo da equipe era entender como o cérebro da água-viva, não centralizado e simétrico, coordena essa dobra direcional do corpo. Um minuto depois de serem expostas aos alimentos, o experimento mostrou que 96% das águas-vivas tentaram a "transferência de alimento para a boca" e 88% tiveram sucesso. Praticamente todos os camarões de água salgada foram eventualmente comidos pelas criaturas que usam esse comportamento alimentar.

Ao avaliar as reações em cadeia brilhantes que ocorrem nos neurônios dos animais enquanto comiam, os cientistas entenderam que uma sub-rede de neurônios que produz o neuropeptídeo (uma molécula neural específica) é responsável pelo dobramento do corpo. Em contrapartida, o ato de nadar e se dobrar não foi afetado, sugerindo que outros tipos de células neurais controlam esses comportamentos, conforme escreveram no artigo.

Mais do que isso, ainda que a rede de neurônios no animal parecesse difusa e desorganizada, os pesquisadores descobriram um grau surpreendente de alinhamento que só se tornou visível com o sistema fluorescente.

A anatomia da água-viva

Os pesquisadores mostram que neurônios da C. hemisphaerica estão conectados em uma rede com formato semelhante ao de um guarda-chuva. Essas células neurais são divididas em fatias, quase como uma pizza.

Cada tentáculo da água-viva é conectado a uma dessas fatias. Assim, quando os braços da água-viva detectam e capturam a presa, como o camarão, os neurônios daquela parte são ativados em uma sequência específica — o que fazia com que aquela região do sistema dobrasse para dentro, levando o alimento à boca.

O estudo também avaliou como os neurônios que controlam a boca se comunicam com os neurônios que controlam os tentáculos da água-viva e vice-versa. Para isso, os pesquisadores removeram cirurgicamente certas partes do corpo do bicho.

Eles descobriram que quando as bocas das águas-vivas foram removidas, as C. hemisphaerica continuaram tentando passar comida de seus tentáculos para suas bocas inexistentes. O contrário também aconteceu: quando os tentáculos foram retirados, os extratos químicos de camarão introduzidos em um tanque faziam a boca se curvar para a fonte de alimento.

As descobertas sugerem que certos comportamentos de água-viva são coordenados por diferentes grupos de neurônios organizados funcionalmente, localizados ao redor da circunferência da "pizza". Os cientistas acreditam que compreender como os tentáculos, o corpo e a boca se coordenam pode ajudar a entender problemas mais complexos sobre como o sistema nervoso das águas-vivas funciona.

Fonte: Cell