Microscópio sem fios de 1 grama regista 8 500 neurónios em ratinhos

Um ratinho corre, trepa e interage com outros, e os cientistas que observam o seu cérebro trabalham, até agora, com um fio ou com a cabeça imobilizada. Esta limitação moldou aquilo que a neurociência conseguia ver. Uma equipa da Universidade de Tsinghua e da Escola Médica do Exército Popular de Libertação chinês construiu um microscópio sem fios que permite ao animal mover-se bastante mais livremente. O dispositivo, chamado Airscope, pesa 1 grama sem a bateria e, num artigo publicado na Nature, os investigadores relatam que consegue obter imagens de mais de 8 500 neurónios em todo o córtex do ratinho, a camada exterior do cérebro.

Para perceber por que razão o peso é importante, convém saber como funcionam estes instrumentos. A imagiologia de cálcio segue os neurónios através de um sinal fluorescente que se intensifica quando uma célula dispara, pelo que um microscópio capaz de ver muitas células ao mesmo tempo consegue mostrar como grupos de neurónios se comportam durante uma ação. Os microscópios convencionais deste tipo, montados na cabeça, pesam normalmente mais de 3 gramas, e as versões sem fios anteriores eram demasiado pesadas e ofereciam uma visão mais restrita. O Airscope combina um sensor de 2 megapíxeis com apenas quatro lentes asféricas, uma configuração que, segundo os investigadores, torna o dispositivo 2,84 vezes mais curto do que os microscópios miniaturizados anteriores, mantendo o mesmo rendimento em neurónios dos mesoscópios de bancada. Obtém imagens com resolução ao nível de célula individual, de cerca de 4 micrómetros, num campo de visão de 6 milímetros (0,24 polegadas, 0,61 cm) a 12,5 imagens por segundo. A compressão de dados permite enviar imagens de megapíxeis por via sem fios, e uma bateria presa magneticamente, que pode ser substituída, possibilita gravações longas.

A equipa testou o dispositivo em ratinhos que viviam num habitat de cerca de 5 metros quadrados (54 pés quadrados) e num grande labirinto com 32 braços terminais. Segundo Wu Jiamin, de Tsinghua, a atividade cortical mudava de forma sistemática consoante o terreno que os ratinhos atravessavam. Noutras experiências descritas no artigo, os padrões de atividade no córtex dorsal estavam correlacionados com sinais comportamentais de dominância social, e a atividade da população permitia prever qual dos dois ratinhos venceria uma competição. Com dois Airscope num mesmo animal, os investigadores registaram em simultâneo o cérebro e a medula espinal durante um condicionamento do medo, e caracterizaram a influência da medula espinal sobre o córtex. Zhang Yuanlong, professor auxiliar em Tsinghua, afirmou que o dispositivo permite aos animais moverem-se com mais liberdade, para que os registos em grande escala possam acompanhar uma gama mais ampla de comportamentos naturais.

Para os neurocientistas, o ganho está na possibilidade de registar grandes populações de neurónios em animais que fazem outra coisa além de estar parados. Os autores do artigo afirmam que os registos se mantêm estáveis na mesma região durante mais de 200 dias, com uma qualidade de sinal comparável à de um microscópio convencional de bancada. As limitações são reais: todos os resultados descritos até agora provêm de ratinhos. Dai Qionghai, autor correspondente do artigo, afirmou que o dispositivo poderá, mais tarde, estender-se à imunologia e à oncologia, permitindo acompanhar a progressão de doenças, mas trata-se de uma direção que a equipa identificou, e não de um resultado que tenha demonstrado.

Por agora, os beneficiários imediatos são os grupos de investigação que estudam como o comportamento emerge da atividade neuronal. O Airscope oferece-lhes uma forma de registar o cérebro em contextos naturais, onde as ferramentas anteriores obrigavam a escolher entre precisão e movimento. O próximo teste é saber se outros laboratórios conseguem reproduzir estes registos, e a versão da Nature, ainda uma publicação inicial em linha, é o documento a ler até à publicação final.