Um estudo realizado por um grupo de cientistas espalhados por todo o mundo, compilado num conjunto de 21 artigos e dados a público no principal semanário global Science, Science Advances e Science Translational Medicine, permitiu catalogar a existência de mais de 3000 tipos diferentes de células, muitas das quais são novas para a ciência, naquele que é o órgão mais complexo do corpo humano.

Estes cientistas lograram construir o mais extenso mapa do cérebro humano jamais visto, que oferece os mapas mais detalhados da localização, estrutura e em alguns casos a função, dando assim mais um importante contributo para compreender o funcionamento dos 170 milhões de células cerebrais que nos permitem andar, falar e pensar, além de ajudar no estudo de doenças como a Alzheimer, Parkinson e outras do foro neuropsiquiátrico.

Segundo Anthony Hannan, neurocientista do Instituto Florey de Neurociência e Saúde mental em Melbourne, Austrália, o enorme atlas celular oferece uma imagem detalhada do órgão mais complexo até agora conhecido. O mapeamento do cérebro humano já antes havia sido feito pelos investigadores, utilizando técnicas como a ressonância magnética, mas este é o primeiro atlas de todo o cérebro ao nível de uma única célula, em que são mostradas as suas intrincadas interações moleculares, o que lança as bases para uma muito melhor compreensão do cérebro humano.

A investigação faz parte de uma Pesquisa do Centro do Instituto Nacional de Saúde dos EUA, por meio da Iniciativa Avançada de Neurotecnologias Inovadoras – Rede de Censo celular (BICCN), uma colaboração entre centenas de cientistas de todo o mundo, cujo programa tem por objetivo catalogar os tipos de células cerebrais em humanos, primatas não humanos e ratos, para melhorar a compreensão dos mecanismos celulares subjacentes a doenças cerebrais pouco compreendidas. Os dados dos 21 estudos em causa foram disponibilizados ao público no repositório online Neuroscience Multi-omic Archive.

Uma importante contribuição para este estudo foi dada pelo neurocientista Kimberly Siletti e sua equipa, do Centro Médico Universitário de Utrecht, Holanda, com o lançamento da pedra fundamental do puzzle, ao sequenciarem o RNA de mais de 3 milhões de células individuais de 106 locais que cobrem todo o cérebro humano, usando amostras de tecido de três doadores masculinos falecidos. Além disso, incluíram também uma dissecação do córtex motor de uma doadora já usada pela equipa em estudos anteriores. A análise documentou 461 categorias de células cerebrais que incluíam mais de 3 mil subtipos, números que surpreenderam a equipa pela quantidade de tipos diferentes de células existentes.

Os neurónios, células emissoras e transmissoras de sinais, variam amplamente em diferentes zonas do cérebro, o que sugere diferentes funções e historial de desenvolvimento. Por outro lado, o cruzamento de neurónios e outros tipos de células também diferem em cada região do cérebro, isto é, algumas células foram encontradas somente em locais específicos.

O tronco cerebral, uma estrutura relativamente pouco estudada, que liga o cérebro à medula espinal, abrigava um número particularmente elevado de tipos de neurónios, segundo Sten Linnarsson, biólogo de sistemas moleculares do Instituto Karolinska em Estocolmo e coautor do estudo, revelando ter ficado totalmente surpreendido com a complexidade do tronco cerebral.

Outros estudos de idêntica relevância em que estiveram envolvidos Joseph Ecker, biólogo molecular do Instituto Salk de Estudos Biológicos em La Jolla, Califórnia, e seus colegas, aprofundaram os mecanismos de regulação e expressão genética em diferentes células e investigaram o cérebro através de óticas epigenéticas utilizando amostras de tecido de três doadores, tendo analisado os marcadores químicos que ativam ou desativam os genes em mais de 500 mil células individuais, o que permitiu à equipe identificar cerca de 200 tipos diferentes de células e de entre estas, algumas com caraterísticas diferentes.

Identificar os interruptores que ativam ou bloqueiam a expressão genética nas células cerebrais, pode ser útil para diagnosticar distúrbios cerebrais e desenvolver tratamentos personalizados, diz J. Ecker, referindo que essa é outra das ferramentas que sai da caixa de ferramentas que estamos a construir.

Melhorar a compreensão de como as mudanças genéticas podem contribuir para o risco de doenças, também foi o foco para Bing Ren, biólogo molecular da Universidade da Califórnia, em San Diego, e sua equipa, após terem analisado mais de um milhão de células cerebrais a que tiveram acesso, com informações genéticas de três doadores, o que os levou a descobrir a existência de ligações entre certos tipo de células cerebrais e distúrbios neuropsiquiátricos, incluindo transtorno bipolar, depressão e esquizofrenia. 

Mesmo quando o atlas celular estiver completo, ele representará apenas uma pequena parte de um esforço muito maior que terá de ser feito para compreender o cérebro humano. Outras áreas a investigar incluem o mapeamento das conexões entre os neurónios, o estudo de como os circuitos cerebrais funcionam em tempo real e a determinação de como as enormes redes de células cerebrais são capazes de formar memórias, resolver problemas e produzir consciência.