Scanner permite estudo simultâneo do comportamento e da função cerebral

Cientistas do Laboratório Nacional Brookhaven, nos Estados Unidos, desenvolveram scanner de tomografia por emissão de pósitrons (PET) portátil que vai permitir aos neurocientistas estudar simultaneamente a função cerebral e o comportamento em animais totalmente acordados e em movimento.

"A tomografia por emissão de pósitrons (PET) é uma ferramenta poderosa para estudar os processos moleculares que ocorrem no cérebro", disse o líder do estudo, Paul Vaska. " Os estudos PET em animais em Brookhaven e em outros lugares têm ajudado a desvendar as bases moleculares de doenças como a toxicodependência."

Para estudar animais com PET era necessário anestesia geral ou outros métodos para imobilizar animais. "A imobilização e a anestesia torna impossível analisar simultaneamente a neuroquímica e o comportamento dos animais - ações decorrentes do que se passa no cérebro", disse o pesquisador David Schlyer. "Nossa abordagem foi a de eliminar a necessidade de contenção através do desenvolvimento de um scanner PET que iria se mover com o animal, abrindo assim a possibilidade de correlacionar diretamente os dados de imagem com os dados comportamentais adquiridos ao mesmo tempo."

Como funciona

Após vários anos de desenvolvimento, os cientistas chegaram a um projeto para um scanner PET portátil, em forma de anel, que pode ser usado como um colar na cabeça de um rato para estudos simultâneos de função cerebral e do comportamento. O aparelho - apelidado RatCAP - que pesa apenas 250 gramas é contrabalançado por um sistema de molas e estabilizadores de movimento para permitir a liberdade de circulação dos animais. As medições de hormônios do estresse dos ratos indicou um aumento apenas moderado e temporário.

"Os ratos usando o aparelho parecem se adaptar bem e se mover livremente sobre o seu meio ambiente", disse um dos pesquisadores do projeto, Craig Woody.

Para validar o uso do scanner vestível para estudos simultâneos de função do cérebro e comportamento, os cientistas realizaram testes com 11 C raclopride, um radiofármaco usado em PETs, que incorpora um isótopo radioativo do elemento carbono. Quando os pósitrons interagem com elétrons em matéria ordinária, imediatamente aniquilam o outro, emitindo raios gama. Detectores no scanner PET circular captam os sinais desses raios gama para identificar a localização e a concentração do marcador no corpo.

O marcador 11 - C raclopride liga aos receptores de dopamina, uma substância química do cérebro envolvida no movimento, recompensa e formação da memória. Maior sinal do marcador significa que menos dopamina natural é produzida naquela parte específica do cérebro; Baixo sinal do marcador indica que esta parte específica do cérebro lançou mais dopamina.

O teste principal foi verificar se o scanner vestível poderia ser usado para correlacionar os níveis de dopamina com o comportamento - neste caso, a atividade dos ratos dentro de suas câmaras. Surpreendentemente, o nível de atividade foi inversamente relacionado com os níveis de dopamina. Quanto mais ativo os animais foram, menor o nível de dopamina.

"Este é talvez um resultado intuitivo, pois a ativação comportamental é tipicamente associada com um aumento na liberação de dopamina", disse a autora do papel Daniela Schulz. "Assim, nosso método fornece dados que podem desafiar os paradigmas tradicionais e, finalmente, melhorar a nossa compreensão do sistema de dopamina."

"Mas, independentemente da direção, os resultados demonstram claramente que RatCAP pode correlacionar as medidas da função cerebral através de medidas comportamentais em uma forma útil", acrescentou ela.

Os cientistas também apresentam resultados comparando ratos RatCAP vestindo movendo-se livremente sobre suas gaiolas com animais que tinham sido anestesiados, bem como a comparação de dois métodos de administrar o marcador - injetá-lo de uma só vez ou uma infusão contínua para manter a concentração constante no sangue.

"Essas medidas vão nos ajudar a aperfeiçoar a técnica e auxi na nossa avaliação dos resultados obtidos com RatCAP em comparação com outras técnicas de estudo", disse Schulz.

A próxima etapa dos pesquisadores será a utilização de RatCAP para explorar diferentes expressões comportamentais que podem ser correlacionadas com dados de PET simultaneamente adquiridos.

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