Pesquisadores envolvidos no Human Brain Project fizeram uma descoberta significativa sobre a distribui\u00e7\u00e3o de neur\u00f4nios no c\u00e9rebro. Eles identificaram uma regra matem\u00e1tica que prev\u00ea essa distribui\u00e7\u00e3o em v\u00e1rias regi\u00f5es cerebrais. Essa descoberta \u00e9 fundamental para cientistas que buscam desenvolver modelos precisos para entender a funcionalidade cerebral e formular novos tratamentos para dist\u00farbios neurol\u00f3gicos.<\/p>\n
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Em termos estat\u00edsticos, um conceito chave \u00e9 a distribui\u00e7\u00e3o log-normal, frequentemente observada ao considerar o logaritmo de uma vari\u00e1vel aleat\u00f3ria cont\u00ednua. Essa distribui\u00e7\u00e3o \u00e9 caracterizada por sua curva em forma de sino, que \u00e9 notavelmente mais larga que uma distribui\u00e7\u00e3o normal. Ela \u00e9 definida pela sua m\u00e9dia e desvio padr\u00e3o.<\/p>\n
A equipe de pesquisa, composta por especialistas do Centro de Pesquisa de J\u00fclich e da Universidade de Col\u00f4nia, na Alemanha, observou que o n\u00famero de neur\u00f4nios nas camadas externas de tecido neural de diferentes mam\u00edferos se conforma a uma distribui\u00e7\u00e3o lognormal. Esta abordagem matem\u00e1tica oferece uma nova perspectiva para examinar a estrutura cerebral.<\/p>\n
Um aspecto not\u00e1vel desta distribui\u00e7\u00e3o \u00e9 sua assimetria e cauda fortemente inclinada \u00e0 direita. Isso se deve \u00e0 preval\u00eancia de um grande n\u00famero de valores pequenos e um menor n\u00famero de valores significativamente grandes. Tal padr\u00e3o de distribui\u00e7\u00e3o n\u00e3o \u00e9 exclusivo para densidades neuronais; \u00e9 tamb\u00e9m comumente visto em outras \u00e1reas, como a distribui\u00e7\u00e3o de tamanhos populacionais em v\u00e1rios pa\u00edses, onde algumas cidades s\u00e3o muito grandes e in\u00fameras cidades e vilarejos s\u00e3o comparativamente pequenos.<\/p>\n
A import\u00e2ncia do n\u00famero de neur\u00f4nios e sua disposi\u00e7\u00e3o no c\u00e9rebro n\u00e3o pode ser subestimada. A densidade de neur\u00f4nios varia significativamente entre diferentes regi\u00f5es e camadas do c\u00f3rtex cerebral, a camada externa de tecido neural. Essas varia\u00e7\u00f5es na densidade de neur\u00f4nios t\u00eam um impacto direto na conectividade de rede dentro do c\u00e9rebro. Como explica Sacha van Albada, neurocientista no Centro de Pesquisa de J\u00fclich, a distribui\u00e7\u00e3o das densidades neuronais influencia essa conectividade. Por exemplo, se a densidade de sinapses permanecer constante, regi\u00f5es com menor densidade de neur\u00f4nios ter\u00e3o mais sinapses por neur\u00f4nio.<\/p>\n
Apesar da import\u00e2ncia dessas descobertas, as distribui\u00e7\u00f5es estat\u00edsticas gerais das densidades neuronais no c\u00e9rebro ainda n\u00e3o s\u00e3o totalmente compreendidas. No entanto, a pesquisa atual lan\u00e7a luz sobre a composi\u00e7\u00e3o celular de nossos c\u00e9rebros.<\/p>\n
A pesquisa utilizou nove conjuntos de dados de c\u00f3digo aberto cobrindo sete esp\u00e9cies diferentes, incluindo camundongos, marmosetos, macacos-rhesus, galagos, macacos-prego, babu\u00ednos e humanos. A an\u00e1lise das densidades neuronais em v\u00e1rias regi\u00f5es do c\u00f3rtex revelou um padr\u00e3o consistente de distribui\u00e7\u00e3o lognormal nessas esp\u00e9cies.<\/p>\n
Os pesquisadores observaram que muitas caracter\u00edsticas do c\u00e9rebro seguem distribui\u00e7\u00f5es lognormais. Essa distribui\u00e7\u00e3o \u00e9 uma consequ\u00eancia natural de processos envolvendo multiplica\u00e7\u00e3o, semelhante a como a distribui\u00e7\u00e3o normal resulta da soma de muitas vari\u00e1veis independentes. Alexander van Meegen, co-l\u00edder da pesquisa e candidato a PhD em neuroci\u00eancia computacional no Centro de Pesquisa de J\u00fclich, observa que a distribui\u00e7\u00e3o lognormal \u00e9 comum na natureza, frequentemente surgindo da multiplica\u00e7\u00e3o de muitas vari\u00e1veis independentes.<\/p>\n
A equipe de pesquisa contempla se a estrutura do c\u00f3rtex \u00e9 apenas um subproduto do desenvolvimento ou da evolu\u00e7\u00e3o n\u00e3o relacionado ao c\u00e1lculo. No entanto, estudos anteriores sugerem que varia\u00e7\u00f5es nas redes neurais do c\u00e9rebro podem desempenhar um papel crucial em permitir que os animais aprendam em ambientes em mudan\u00e7a. A presen\u00e7a generalizada da distribui\u00e7\u00e3o lognormal em diferentes esp\u00e9cies e na maioria das partes do c\u00f3rtex sugere que ela serve a um prop\u00f3sito funcional.<\/p>\n
Aitor Morales-Gregorio, neurocientista computacional e coautor principal no Centro de Pesquisa de J\u00fclich, sugere que, embora o impacto exato da distribui\u00e7\u00e3o lognormal das densidades neuronais na fun\u00e7\u00e3o cerebral n\u00e3o seja totalmente claro, \u00e9 provavelmente associado a uma alta heterogeneidade de rede. Esta heterogeneidade poderia ser computacionalmente vantajosa.<\/p>\n
Espera-se que esta descoberta ilumine nosso entendimento sobre como o c\u00e9rebro armazena e recupera informa\u00e7\u00f5es e adquire novos conhecimentos. Ela tamb\u00e9m pode contribuir para o desenvolvimento de novos tratamentos para doen\u00e7as cerebrais, focando em regi\u00f5es cerebrais espec\u00edficas.<\/p>\n
O Human Brain Project, uma iniciativa de dez anos voltada para fomentar uma infraestrutura de pesquisa compartilhada para avan\u00e7ar em neuroci\u00eancia, computa\u00e7\u00e3o e medicina relacionada ao c\u00e9rebro, est\u00e1 se aproximando de sua conclus\u00e3o.<\/p>\n
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