Cientistas alertam que devemos preparar-nos: duas áreas do cérebro funcionam juntas como uma ampulheta.

Cientistas mapearam um sistema de temporização oculto no cérebro que funciona como uma ampulheta, reformulando a forma como compreendemos o movimento e a doença.

Novas investigações nos Estados Unidos sugerem que duas regiões-chave do cérebro “marcam o tempo” em conjunto para coordenar cada gesto, palavra e passo que damos, abrindo novas esperanças para enfrentar doenças como Parkinson e Huntington.

O relógio invisível do cérebro

Conseguimos sentir calor, ver luz e cheirar odores, mas não temos um órgão sensorial para o tempo. Ainda assim, batemos palmas ao ritmo, acertamos numa bola ou fazemos uma pausa com a duração certa antes de responder numa conversa. Este tipo de temporização precisa intriga os neurocientistas há muito tempo.

Uma equipa do Max Planck Florida Institute for Neuroscience (MPFI) mostrou agora que o cérebro parece operar um cronómetro interno partilhado entre o córtex motor e o estriado - duas regiões já conhecidas por serem centrais para o movimento.

Os investigadores descobriram que o córtex motor e o estriado partilham as funções de temporização de forma estreitamente coordenada, muito à semelhança dos dois bojos de uma ampulheta.

Os resultados, publicados na revista Nature, sugerem que este sistema “tipo ampulheta” permite ao cérebro acelerar, abrandar ou reiniciar ações com uma precisão surpreendente.

Duas áreas, um temporizador partilhado

O córtex motor, localizado perto da parte superior do cérebro, envia comandos que moldam o movimento voluntário. O estriado, mais profundo, ajuda a iniciar e a afinar esses movimentos e é fortemente afetado tanto na doença de Parkinson como na doença de Huntington.

Trabalhos anteriores sugeriam que ambas as regiões contribuíam para a temporização, mas os seus papéis exatos eram pouco claros. O novo estudo abordou uma questão fundamental: como é que estas duas estruturas trabalham, de facto, em conjunto para medir o tempo?

A equipa concluiu que o córtex motor se comporta como a parte superior de uma ampulheta, enviando um fluxo constante de sinais que se “acumulam” no estriado até chegar o momento de se mover.

Quando o sinal acumulado no estriado ultrapassa um limiar, desencadeia um movimento específico. Se o fluxo vindo do córtex se altera, o momento em que esse limiar é atingido - e o movimento - muda em conformidade.

Ensinar ratos a “esperar pelo momento”

Para investigar este relógio oculto, os investigadores treinaram ratos para executarem uma tarefa simples, mas exigente. Os animais aprenderam que receberiam uma recompensa se lambessem um bico num momento preciso após um estímulo, por exemplo, um segundo depois.

Isto significava que os ratos tinham de “contar” internamente, travando o movimento até ao momento certo. Enquanto esperavam e depois lambiam, os cientistas registaram a atividade de milhares de neurónios tanto no córtex motor como no estriado.

• O estímulo indicava quando começar a contar o tempo.
• O relógio interno funcionava silenciosamente em segundo plano.
• Os ratos lambiam apenas quando o temporizador interno indicava que o segundo tinha passado.

Os registos neuronais mostraram que a atividade no córtex motor aumentava segundo um padrão específico, enquanto os sinais no estriado se iam acumulando gradualmente, refletindo a passagem do tempo como areia a juntar-se na base de uma ampulheta.

Congelar e rebobinar o cronómetro do cérebro

A equipa deu então um passo mais arrojado: tentou interromper o mecanismo de temporização do cérebro a meio da tarefa para ver o que acontecia. Para isso, recorreu à optogenética - uma técnica que permite aos cientistas ligar ou desligar neurónios específicos usando pulsos de luz.

Silenciar o córtex motor: o tempo parou

Quando os investigadores silenciaram temporariamente neurónios no córtex motor, foi como se apertassem o “pescoço” da ampulheta do cérebro.

Parar a atividade do córtex motor travou o fluxo de sinais de temporização para o estriado, como se o cronómetro do cérebro ficasse congelado no lugar.

Esta interrupção fez com que o estriado deixasse de receber a acumulação habitual de sinais. Os ratos passaram então a lamber mais tarde do que o esperado, como se, do seu ponto de vista, o tempo tivesse simplesmente parado por um momento e depois retomado.

Silenciar o estriado: o tempo foi reiniciado

Desligar o estriado produziu um efeito diferente e marcante. Em vez de apenas pausar o relógio, pareceu reiniciá-lo.

Com o estriado silenciado por breves instantes, os sinais acumulados anteriormente foram, na prática, apagados - comparável a virar uma ampulheta ao contrário. Quando a atividade regressou, a contagem do tempo recomeçou do zero.

Perturbar o estriado fez com que os animais se comportassem como se o relógio tivesse sido rebobinado e estivessem a começar a contar novamente.

Os ratos atrasaram ainda mais a lambidela, o que se ajusta à ideia de reinício, e não de simples pausa. O contraste entre as duas manipulações sugeriu que cada região tem um papel distinto e complementar na medição do tempo.

Porque isto importa para as perturbações do movimento

O córtex motor e o estriado estão fortemente implicados em condições do movimento que afetam centenas de milhares de pessoas na Europa e na América do Norte.

Perturbação	Região principalmente afetada	Problema típico de movimento
Doença de Parkinson	Estriado e circuitos relacionados	Lentidão, rigidez, tremor
Doença de Huntington	Estriado	Movimentos involuntários bruscos
Distonia e alguns tremores	Circuitos córtex motor–gânglios da base	Posturas anormais, movimentos repetitivos

Muitas destas condições envolvem temporização perturbada: os passos tornam-se irregulares, a fala fragmenta-se e os movimentos ou ficam atrasados em relação à intenção, ou surgem de forma incontrolavelmente precoce. Uma ampulheta danificada não consegue medir o tempo com fiabilidade - e a mesma lógica parece aplicar-se ao cérebro doente.

Ao clarificar como o córtex motor e o estriado partilham as funções de temporização, o estudo aponta para novas estratégias para restaurar um movimento mais suave e previsível.

Em teoria, terapias futuras poderiam tentar “empurrar” este sistema interno de temporização de volta para um ritmo mais saudável. Isso poderá implicar estimulação cerebral ajustada, fármacos direcionados ou até programas de treino que remodelam a forma como estes circuitos disparam.

Do laboratório com ratos ao quotidiano

A tarefa do estudo era simples, mas os princípios vão muito além de um rato a lamber para obter um prémio. As atividades humanas dependem frequentemente de uma temporização interna finamente afinada, mesmo quando não damos por isso.

Considere alguns exemplos do dia a dia:

• Falar com fluidez exige pausas precisas entre palavras e sílabas.
• Apanhar uma bola exige prever com exatidão quando ela vai chegar.
• Escrever rapidamente no teclado requer movimentos dos dedos em sequência com temporização apertada.
• Tocar música depende de manter o compasso enquanto se planeia a nota seguinte.

Em cada caso, o cérebro tem de prever e controlar quando um movimento deve ocorrer, não apenas qual deve ser esse movimento. O modelo da ampulheta dá aos investigadores uma forma concreta de pensar nessas previsões ao nível celular.

Termos-chave por detrás da ciência

Alguns conceitos técnicos estão no centro desta investigação. Compreendê-los ajuda a dar sentido à ideia da ampulheta.

Córtex motor: uma região da camada externa do cérebro que envia comandos para os músculos. Ajuda a planear, iniciar e moldar o movimento voluntário, desde toques dos dedos a expressões faciais.

Estriado: um conjunto de estruturas situado mais profundamente no cérebro, fazendo parte de uma rede conhecida como gânglios da base. Avalia sinais de várias áreas corticais e devolve informação que influencia o movimento, a formação de hábitos e a tomada de decisões.

Optogenética: um método em que os neurónios são geneticamente modificados para responder à luz. Ao iluminar, os investigadores conseguem ligar ou desligar essas células por breves instantes com elevada precisão - algo que não é possível apenas com medicação.

O que isto poderá significar nos próximos anos

Embora os resultados sejam ainda preliminares e baseados em estudos com animais, delineiam cenários realistas para investigação e tratamento futuros. Uma possibilidade é uma estimulação cerebral profunda mais inteligente para a doença de Parkinson, que não se limite a reduzir o tremor, mas também recalibre os sinais de temporização no estriado.

Outro cenário envolve ferramentas digitais de treino. Se os clínicos conseguirem identificar pessoas cuja ampulheta interna corre demasiado depressa ou demasiado devagar, poderão conceber exercícios que reconfigurem gradualmente a forma como o córtex motor e o estriado interagem. Tarefas simples num ecrã - como tocar com atrasos precisos - poderão, um dia, ser ajustadas para empurrar estes circuitos para uma temporização mais saudável.

Há também riscos a considerar. Intervir diretamente em circuitos de temporização pode alterar mais do que o movimento. O estriado também desempenha papéis na motivação e na recompensa, pelo que terapias mal direcionadas podem afetar o humor ou a tomada de decisões. Será necessário um teste cuidadoso antes de qualquer uso clínico.

Por agora, o estudo oferece uma visão mais nítida de algo que afeta a população de um país inteiro, seja através do envelhecimento, de doença motora ou de escorregadelas e tropeções do dia a dia. O movimento não depende apenas de força e coordenação, mas de um fluxo interno de tempo - e duas pequenas regiões do cérebro parecem manter esse fluxo, grão a grão, como uma ampulheta.