Grupo: Bernardo Alencar; Filipe Tinoco; Keli Tavares; Larissa Sousa; Luis Fernando Menezes; Luiz Fernando Miranda

Diz-se que os primatas são mais desenvolvidos cognitivamente que osroedores de mesmo tamanho cerebral.

Estudos em geral são feitos envolvendo espécies detamanho cerebral diferentes. A idéia é fazer umapesquisa que envolva animais de diferentesespécies e de diferentes alcances cognitivos, masque tenham um tamanho cerebral similar. Espera-seencontrar composição celular diferente entre essesanimais.

Mostrou-se também que a razão glia/neurônioaumenta conforme o tamanho cerebralaumenta e que a razão massa neuronal/massanão-neuronal permanece constante dentre asespécies de roedores.

Em estudos anteriores com roedores, foi mostrado que a média do tamanhodos neurônios se torna maior conforme o tamanho cerebral aumenta,enquanto que a média do tamanho das células não-neuronais permanececomparativamente estável.

Objetivou-se então pesquisar se a mesma escalapoderia ser aplicada a mamíferos pois, desta forma,poderia se afirmar até que ponto a evoluçãomanteve as características de um mesmo ancestralevolutivo. Focou-se, então, nos primatas.

Utilizando a mesma escala de número de neurônios para tamanho cerebralencontrada para os roedores, matematicamente calculou-se que, um cérebroda mesma escala que o nosso (com cem bilhões de neurônios) pesaria 45 kg epertenceria então a um corpo pesando 109 toneladas - o equivalente a umabaleia azul.

Esse cálculo mostrou o quão diferente podeser a regra para escala celular entre roedores eprimatas, o que não é surpresa, já que ashabilidades cognitivas de um roedor e de umprimata de mesmo tamanho cerebral são bemdiferentes.

Para determinar as semelhanças e diferençasentre as regras de escala entre roedores eprimatas foi usado o método de fracionamentoisotrópico em seis diferentes espécies da ordemdos primatas.

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

a

b

c

f

e

d

g

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)

Tabela 1. Comparativo da composição celular do cérebro de “mussaranho”¹ e seisespécies de primatas.

Espécies Massa Corpórea,g

Massa Cerebral, g Total de neurônios, 106 Total de não neurônios, 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

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

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Tabela 1. Os resultados encontrados edescritos na tabela serão usados nas análisessubsequentes.

MBR de diferentes espécies de primatas e de mussaranho se elevamcomo uma função linear da quantidade total de neurônios (a) e nãoneuronais (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 umafunção de potência. Massa cerebral por massa de neurônios.

(B) Variações inMBR em função do número de células neuronais nocérebro são igualmente bem descritas por outra equação linear e pelopoder função. Massa cerebral por massa de células não-neuronais.

Porcentagens de massa (a), número de neurônios (b) enúmero de células não neuronais (c) contido no córtexcerebral (círculos preenchidos), cerebelo (círculos abertos), eas estruturas remanescentes (triângulos preenchidos) emrelação a todo o cérebro de cada espécie.

As espécies seguem o padrão da função linear, descrita noprimeiro experimento. Logo, (a) trata-se de da massacerebral total pela porcentagem em massa dessasdeterminadas áreas (córtex, cerebelo e Re); (b) Relaciona onúmero total de neurônios nessas áreas pela massa total docérebro; (c) relaciona o número total de células não-neuronais nessas áreas pela massa total do cérebro.

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).

Variação neuronal (a) e não neuronais (b)

A densidade das células cerebrais no córtex, cerebelo e áreasremanescentes conspiraram contra MBR. Nenhuma correlação atingesignificância (todos os valores menores de 0,05). Cheio círculos, o córtexcerebral (Cx);.............................................................................................

A quantidade de não-neurônios varia linearmente com a quantidade deneurônios em cada estrutura.

(A)No córtex cerebral, cerebelo e áreas remanescentes. Forammostrados como uma função da numeração total de neurônios nessasestruturas. Funções expoentes são mostradas, mas os gráficos são tãobem equipados com funções lineares.

(B) Relação de não-neuronais ou células neuronais em cada estruturamostradas contra massa da estrutura. Nenhuma correlação significativaé encontrada através dessas espécies de primatas.

Círculos cheios, o córtex cerebral (Cx); círculos abertos, cerebelo (Cb);triângulos preenchidos, as estruturas remanescentes (Re).

•A principal diferença nas regras de dimensionamento celular para cérebros deroedores e de primatas é que, no último, aumento do número de neurônios nãoé acompanhado por diminuição densidade neuronal, indicando que o tamanhomédio das células neuronais permanece estável em espécies primatas;

•A densidade neuronal constante em cada estrutura do cérebro entre as espéciesde primatas está em contraste com a densidade neuronal encontrada emcérebros maiores na ordem Insectivora, dentro da ordem Rodentia e em outrasordens de mamíferos, mas é consistente com os resultados de um grande estudocomparativo se apenas os seus dados de primatas são considerados;

•Os cérebros de primatas podem conter mais neurônios do que os cérebros deroedores de tamanho equivalente;

•O maior número de neurônios por unidade de volume, presumivelmente dotaprimatas com uma maior capacidade computacional do cérebro quandocomparado aos de roedores de tamanho equivalente;

•Uma conseqüência importante do tamanho da célula neuronal e de suadensidade estável é que o aumento cérebros de primatas em tamanho ocorrelinearmente como o ganho de neurônios;

•Este resultado sugere que tenha havido uma pressão seletiva contra osaumentos no tamanho neuronal médio, para que o cérebro se torna muitogrande com os ganhos de neurônios;

•Este tipo de acréscimo permitiu ao cérebro dos primatas acumular um grandenúmero de neurônios, sem se tornar excessivamente grande;

•Estes resultados sugerem que a divergência da evolução dos primatas emrelação ao seu ancestral comum com os roedores, favoreceu a concentração deum maior número de neurônios por unidade de volume do tecido cerebral;

•Esta descoberta implica obviamente que os micro circuitos neuronais diferemno cérebro de primatas e roedores;

Volume e medições de superfície do córtex cerebral e cerebelo: indicadores dacapacidade computacional destas estruturas, com a suposição de que eles variamdiretamente em função do NN nessas estruturas modulares;

Embora o tamanho da estrutura absoluto é uma função do seu NN, a incapacidadede encontrar uma correlação significativa entre a massa cortical relativa e relaçãoNN 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 roedoresdentro das estruturas do mesmo tamanho mostra que o volume do cérebro nãopode ser utilizado indiscriminadamente como uma proxy para NN ou capacidadecomputacional através de ordens de animais.

O significado cognitivo e ecológico das espécies diferentes no tamanho do cérebroatravés de ordens devem ser reavaliados, analisando o número de células neuronaise não neuronais, e não apenas o volume ou a superfície do cérebro.

ÍNDICE GLIA/NEURÔNIO

•Nos primatas examinados, a razão entre células não-neuronais e neuronais não secorrelacionam com MBR. Este resultado está em contraste com a opinião generalizada deque, como um todo, índice glia/neurônio aumenta, juntamente com MBR;

•Neste sentido, é interessante que a razão glia/neurônio documentada do córtex cerebralhumano é semelhante aos valores encontrados para as espécies menores primatasexaminados aqui. Embora um estudo recente constatou que a razão glia/neurônio nãoaumenta com o aumento no peso do cérebro dos primatas antropóides;

•As medidas foram limitados a duas camadas de uma determinada área cortical, ao invésde 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 paraatender às maiores necessidades metabólicas provavelmente associada com o aumentono tamanho do cérebro, tendo em vista a contestação recente pela observação de que anecessidade de apoio metabólico neuronal é semelhante entre as espécies. Pelocontrário, a proporção de neurônios da glia / pode ser regulado por fatores de massa emdesenvolvimento;

•Nos primatas, bem como os roedores, a proporção do total massa neuronal/não-neuronaisno cérebro é mantida constante através das espécies. Dado que NN e NNN nos cérebros deprimatas são linearmente relacionadas entre si e os seus tamanho médio das células, nãoparece 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 proliferaçãoneuronal que tem sido propostos para impulsionar o crescimento cortical entre espécies éacompanhada por uma proliferação glial precursor densidade-dependente.

•Esta sugestão foi baseado nas observações que a gliogênese só começa após onascimento, uma vez que a neurogênese é longa e que a proliferação glial é precursordensidade-dependente e cessa quando a densidade de estado estacionário glial foiatingido, provavelmente através de inibição por contato.

•Notavelmente, embora a densidade neuronal é maior em primatas do que em roedores, adensidade de células neuronal é semelhante em todas as estruturas do cérebro e em todasas espécies de primatas e roedores examinados até agora.

•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 docérebro aumentando.

•Esta constatação é também coerente com a sugestão de que o NNN emqualquer tecido do cérebro e, em qualquer espécie de mamíferos, é reguladapelo NN, por meio de gliogênese;

•Assim, a razão glia/neurônio resulta de mecanismos que mantêm constante arazão total da massa neuronais e não-neuronais. Quando aumenta o tamanhodo cérebro, juntamente com o aumento do tamanho médio neuronal, como osroedores, a razão glia/neurônio aumenta. Quando aumenta o tamanho docérebro na ausência de mudanças significativas no tamanho neuronal média, aproporção glia/neurônio permanece constante, como nos primatas analisadosaqui.

•Os dados atuais e os dos roedores apoiam a conclusão inesperada de quecérebros maiores não tem maior número relativo de neurônios no córtexcerebral.

•Nas espécies de primatas analisados, tanto o córtex cerebral e o cerebelorepresentam frações de MBR que não co-variam significativamente com oaumento do tamanho do cérebro.

•No entanto, o tamanho relativo cortical é visto como aumentadosignificativamente com o aumento do tamanho do cérebro quando espéciesmaiores, como os grandes símios e os seres humanos, são considerados. Umavez que estes primatas são adicionados à comparação, será interessante pararesolver se as regras de dimensionamento celular aqui se aplicam aos macacos eseres humanos.

•No entanto, de acordo com essas regras, um cérebro de primata contendo 100bilhões de neurônios (um número de aproximar os neurônios em um cérebrohumano) 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 sereshumanos e seus cérebros são, afinal, as versões isometricamente supra-escaladas de um plano comum dos primatas.

Nenhum animal foi sofreu qualquer tipo de maus-tratos na execução desse trabalho.

”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

Quer?!?