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Menezes; Luiz Fernando Miranda
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   MBR de diferentes espécies de primatas e de mussaranho se elevam
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   Porcentagens de massa (a), número de neurônios (b) e
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   Regras de dimensionamento celular para o cérebro dos primatas.


   (A) Estrutura de massa em função do números de ne...
   Variação neuronal (a) e não neuronais (b)




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   A quantidade de não-neurônios varia linearmente com a quantidade de
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•A principal diferença nas regras de dimensionamento celular para cérebros de
roedores e de primatas é que, no último, aum...
•Uma conseqüência importante do tamanho da célula neuronal e de sua
densidade estável é que o aumento cérebros de primatas...
Volume e medições de superfície do córtex cerebral e cerebelo: indicadores da
capacidade computacional destas estruturas, ...
ÍNDICE GLIA/NEURÔNIO


•Nos primatas examinados, a razão entre células não-neuronais e neuronais não se
correlacionam com ...
•Nos primatas, bem como os roedores, a proporção do total massa neuronal/não-neuronais
no cérebro é mantida constante atra...
•Esse achado é consistente com a observação de que, em ambas as ordens,
muda muito pouco o tamanho de células não neuronai...
•Os dados atuais e os dos roedores apoiam a conclusão inesperada de que
cérebros maiores não tem maior número relativo de ...
•No entanto, de acordo com essas regras, um cérebro de primata contendo 100
bilhões de neurônios (um número de aproximar o...
   Nenhum animal foi sofreu qualquer tipo de
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  1. 1. Grupo: Bernardo Alencar; Filipe Tinoco; Keli Tavares; Larissa Sousa; Luis Fernando Menezes; Luiz Fernando Miranda
  2. 2. Diz-se que os primatas são mais desenvolvidos cognitivamente que os roedores de mesmo tamanho cerebral. Estudos em geral são feitos envolvendo espécies de tamanho cerebral diferentes. A idéia é fazer uma pesquisa que envolva animais de diferentes espécies e de diferentes alcances cognitivos, mas que tenham um tamanho cerebral similar. Espera-se encontrar composição celular diferente entre esses animais. Mostrou-se também que a razão glia/neurônio aumenta conforme o tamanho cerebral aumenta e que a razão massa neuronal/massa não-neuronal permanece constante dentre as espécies de roedores.
  3. 3. Em estudos anteriores com roedores, foi mostrado que a média do tamanho dos neurônios se torna maior conforme o tamanho cerebral aumenta, enquanto que a média do tamanho das células não-neuronais permanece comparativamente estável. Objetivou-se então pesquisar se a mesma escala poderia ser aplicada a mamíferos pois, desta forma, poderia se afirmar até que ponto a evolução manteve as características de um mesmo ancestral evolutivo. Focou-se, então, nos primatas. Utilizando a mesma escala de número de neurônios para tamanho cerebral encontrada para os roedores, matematicamente calculou-se que, um cérebro da mesma escala que o nosso (com cem bilhões de neurônios) pesaria 45 kg e pertenceria então a um corpo pesando 109 toneladas - o equivalente a uma baleia azul.
  4. 4. Esse cálculo mostrou o quão diferente pode ser a regra para escala celular entre roedores e primatas, o que não é surpresa, já que as habilidades cognitivas de um roedor e de um primata de mesmo tamanho cerebral são bem diferentes. Para determinar as semelhanças e diferenças entre as regras de escala entre roedores e primatas foi usado o método de fracionamento isotrópico em seis diferentes espécies da ordem dos primatas.
  5. 5. Animais jovens: 3 Saguis (Callithrix jacchus)a, 3 Galagos (Otolemur garnettii)b, 2 Macacos-coruja (Aotus trivirgatus)c, 2 Macacos-esquilo (Saimiri sciureus)d, 2 Macacos rhesus (Macaca mulatta)e, 2 musaranhos (Glis tupaia). 1 macaco-prego (Cebus apella)g b f d a g c e
  6. 6. Dissecação: sacrifício com injeção letal, retirada da amostra cerebral, pesagem, fixação, conservação tecidual, dissecação de áreas de interesse e processamento do hemisfério. Contagem de células: áreas cerebrais submetidas a fracionamento isotrópico (com base nos núcleos celulares)
  7. 7. Tabela 1. Comparativo da composição celular do cérebro de “mussaranho”¹ e seis espécies de primatas. Espécies Massa Corpórea, Massa Cerebral, g Total de neurônios, 106 Total de não neurônios, g 106 Mussaranho¹ 172.5 +/- 3.5 2.752 +/-0.011 261.40 199.65 Sagüi 361.0 +/- 1.4 7.780 +/- 0.654 635.80 +/- 115.73 590.74 +/- 70.81 Galago² 946.7 +/- 102.6 10.150 +/-0.060 936.00 +/- 115.36 666.59 +/- 63.50 macaco coruja 925.0 +/- 35.4 15.730 1,468.41 1,195.13 4 Macaco esquilo n.d.a 30.216 3,246.43 2,075.03 Macaco rhesus 3,340.0 52.208 3,690.52 3,297.74 Macaco prego 3,900.0 87.346 6,376.16 7,162.90 Variação, macaco/sagüi 10.8 x 11.2 x 10.0 x 7,162.90
  8. 8.  Tabela 1. Os resultados encontrados e descritos na tabela serão usados nas análises subsequentes.
  9. 9.  MBR de diferentes espécies de primatas e de mussaranho se elevam como uma função linear da quantidade total de neurônios (a) e não neuronais (b). Cada ponto representa a média para cada a espécie.  (A) Variações na MBR em função do número de neurônios no cérebro (NNbr) são igualmente bem descritas por uma equação linear e por uma função de potência. Massa cerebral por massa de neurônios.  (B) Variações inMBR em função do número de células neuronais no cérebro são igualmente bem descritas por outra equação linear e pelo poder função. Massa cerebral por massa de células não-neuronais.
  10. 10.  Porcentagens de massa (a), número de neurônios (b) e número de células não neuronais (c) contido no córtex cerebral (círculos preenchidos), cerebelo (círculos abertos), e as estruturas remanescentes (triângulos preenchidos) em relação a todo o cérebro de cada espécie.  As espécies seguem o padrão da função linear, descrita no primeiro experimento. Logo, (a) trata-se de da massa cerebral total pela porcentagem em massa dessas determinadas áreas (córtex, cerebelo e Re); (b) Relaciona o número total de neurônios nessas áreas pela massa total do cérebro; (c) relaciona o número total de células não- neuronais nessas áreas pela massa total do cérebro.
  11. 11.  Regras de dimensionamento celular para o cérebro dos primatas.  (A) Estrutura de massa em função do números de neurônios na estrutura.  (B) Estrutura de massa em função do número de “não neurônios” na estrutura.  Cada ponto representa os valores médios de uma espécie.  Círculos cheios, o córtex cerebral (Cx); círculos abertos, cerebelo (Cb); triângulos preenchidos, as estruturas remanescentes (Re).
  12. 12.  Variação neuronal (a) e não neuronais (b)  A densidade das células cerebrais no córtex, cerebelo e áreas remanescentes conspiraram contra MBR. Nenhuma correlação atinge significância (todos os valores menores de 0,05). Cheio círculos, o córtex cerebral (Cx);.............................................................................................
  13. 13.  A quantidade de não-neurônios varia linearmente com a quantidade de neurônios em cada estrutura.  (A)No córtex cerebral, cerebelo e áreas remanescentes. Foram mostrados como uma função da numeração total de neurônios nessas estruturas. Funções expoentes são mostradas, mas os gráficos são tão bem equipados com funções lineares.  (B) Relação de não-neuronais ou células neuronais em cada estrutura mostradas contra massa da estrutura. Nenhuma correlação significativa é encontrada através dessas espécies de primatas.  Círculos cheios, o córtex cerebral (Cx); círculos abertos, cerebelo (Cb); triângulos preenchidos, as estruturas remanescentes (Re).
  14. 14. •A principal diferença nas regras de dimensionamento celular para cérebros de roedores e de primatas é que, no último, aumento do número de neurônios não é acompanhado por diminuição densidade neuronal, indicando que o tamanho médio das células neuronais permanece estável em espécies primatas; •A densidade neuronal constante em cada estrutura do cérebro entre as espécies de primatas está em contraste com a densidade neuronal encontrada em cérebros maiores na ordem Insectivora, dentro da ordem Rodentia e em outras ordens de mamíferos, mas é consistente com os resultados de um grande estudo comparativo se apenas os seus dados de primatas são considerados; •Os cérebros de primatas podem conter mais neurônios do que os cérebros de roedores de tamanho equivalente; •O maior número de neurônios por unidade de volume, presumivelmente dota primatas com uma maior capacidade computacional do cérebro quando comparado aos de roedores de tamanho equivalente;
  15. 15. •Uma conseqüência importante do tamanho da célula neuronal e de sua densidade estável é que o aumento cérebros de primatas em tamanho ocorre linearmente como o ganho de neurônios; •Este resultado sugere que tenha havido uma pressão seletiva contra os aumentos no tamanho neuronal médio, para que o cérebro se torna muito grande com os ganhos de neurônios; •Este tipo de acréscimo permitiu ao cérebro dos primatas acumular um grande número de neurônios, sem se tornar excessivamente grande; •Estes resultados sugerem que a divergência da evolução dos primatas em relação ao seu ancestral comum com os roedores, favoreceu a concentração de um maior número de neurônios por unidade de volume do tecido cerebral; •Esta descoberta implica obviamente que os micro circuitos neuronais diferem no cérebro de primatas e roedores;
  16. 16. Volume e medições de superfície do córtex cerebral e cerebelo: indicadores da capacidade computacional destas estruturas, com a suposição de que eles variam diretamente em função do NN nessas estruturas modulares; Embora o tamanho da estrutura absoluto é uma função do seu NN, a incapacidade de encontrar uma correlação significativa entre a massa cortical relativa e relação NN questiona a validade das conclusões anteriores, com base na massa relativa. A conclusão de que os primatas têm uma NN muito maior do que os roedores dentro das estruturas do mesmo tamanho mostra que o volume do cérebro não pode ser utilizado indiscriminadamente como uma proxy para NN ou capacidade computacional através de ordens de animais. O significado cognitivo e ecológico das espécies diferentes no tamanho do cérebro através de ordens devem ser reavaliados, analisando o número de células neuronais e não neuronais, e não apenas o volume ou a superfície do cérebro.
  17. 17. ÍNDICE GLIA/NEURÔNIO •Nos primatas examinados, a razão entre células não-neuronais e neuronais não se correlacionam com MBR. Este resultado está em contraste com a opinião generalizada de que, como um todo, índice glia/neurônio aumenta, juntamente com MBR; •Neste sentido, é interessante que a razão glia/neurônio documentada do córtex cerebral humano é semelhante aos valores encontrados para as espécies menores primatas examinados aqui. Embora um estudo recente constatou que a razão glia/neurônio não aumenta com o aumento no peso do cérebro dos primatas antropóides; •As medidas foram limitados a duas camadas de uma determinada área cortical, ao invés de todo o córtex cerebral. A conclusão de que o cérebro do primata aumenta de tamanho, sem qualquer predominância numérica crescente de células gliais. •Isto desafia a noção de que uma maior proporção glia/neurônio seria necessário para atender às maiores necessidades metabólicas provavelmente associada com o aumento no tamanho do cérebro, tendo em vista a contestação recente pela observação de que a necessidade de apoio metabólico neuronal é semelhante entre as espécies. Pelo contrário, a proporção de neurônios da glia / pode ser regulado por fatores de massa em desenvolvimento;
  18. 18. •Nos primatas, bem como os roedores, a proporção do total massa neuronal/não-neuronais no cérebro é mantida constante através das espécies. Dado que NN e NNN nos cérebros de primatas são linearmente relacionadas entre si e os seus tamanho médio das células, não parece que variam com a MBR, o aumento da massa neuronal total é, portanto, acompanhado por um aumento igual em massa não neuronais total. •Sugere-se que essa correspondência poderá ser alcançado se o aumento da proliferação neuronal que tem sido propostos para impulsionar o crescimento cortical entre espécies é acompanhada por uma proliferação glial precursor densidade-dependente. •Esta sugestão foi baseado nas observações que a gliogênese só começa após o nascimento, uma vez que a neurogênese é longa e que a proliferação glial é precursor densidade-dependente e cessa quando a densidade de estado estacionário glial foi atingido, provavelmente através de inibição por contato. •Notavelmente, embora a densidade neuronal é maior em primatas do que em roedores, a densidade de células neuronal é semelhante em todas as estruturas do cérebro e em todas as espécies de primatas e roedores examinados até agora.
  19. 19. •Esse achado é consistente com a observação de que, em ambas as ordens, muda muito pouco o tamanho de células não neuronais, com o tamanho do cérebro aumentando. •Esta constatação é também coerente com a sugestão de que o NNN em qualquer tecido do cérebro e, em qualquer espécie de mamíferos, é regulada pelo NN, por meio de gliogênese; •Assim, a razão glia/neurônio resulta de mecanismos que mantêm constante a razão total da massa neuronais e não-neuronais. Quando aumenta o tamanho do cérebro, juntamente com o aumento do tamanho médio neuronal, como os roedores, a razão glia/neurônio aumenta. Quando aumenta o tamanho do cérebro na ausência de mudanças significativas no tamanho neuronal média, a proporção glia/neurônio permanece constante, como nos primatas analisados aqui.
  20. 20. •Os dados atuais e os dos roedores apoiam a conclusão inesperada de que cérebros maiores não tem maior número relativo de neurônios no córtex cerebral. •Nas espécies de primatas analisados, tanto o córtex cerebral e o cerebelo representam frações de MBR que não co-variam significativamente com o aumento do tamanho do cérebro. •No entanto, o tamanho relativo cortical é visto como aumentado significativamente com o aumento do tamanho do cérebro quando espécies maiores, como os grandes símios e os seres humanos, são considerados. Uma vez que estes primatas são adicionados à comparação, será interessante para resolver se as regras de dimensionamento celular aqui se aplicam aos macacos e seres humanos.
  21. 21. •No entanto, de acordo com essas regras, um cérebro de primata contendo 100 bilhões de neurônios (um número de aproximar os neurônios em um cérebro humano) seria esperado que pesasse1, 450 g e pertencem a um corpo de 72,7 kg, valores que correspondem a massa média dos cérebro e do corpo humano. •O presente estudo, assim, levanta a intrigante possibilidade de que os seres humanos e seus cérebros são, afinal, as versões isometricamente supra- escaladas de um plano comum dos primatas.
  22. 22.  Nenhum animal foi sofreu qualquer tipo de maus-tratos na execução desse trabalho. Quer?!?  ”se formos considerar somente o número de neurônios, nós, humanos , não temos nada de especial se comparados aos primatas da nossa linha evolutiva.“ Roberto Lent

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