E14 Neurodesenvolvimento

Tópico

O desenvolvimento do tecido nervoso passa por cinco processos sequenciais: primeiro, a neurogênese, ou seja, a proliferação e morte de neurônios dentro do tecido nervoso; em seguida, a migração celular desses neurônios, guiada por gradientes moleculares dentro do tecido nervoso; depois, uma superprodução inicial de sinapses dentro do tecido nervoso, seguida por poda sináptica dependente da atividade; em seguida, a mielinização progressiva dos axônios do tecido nervoso; e, finalmente, períodos de plasticidade excepcionalmente alta, chamados períodos críticos, durante os quais o tecido nervoso é particularmente sensível à experiência.

A população neuronal total do tecido nervoso resulta do equilíbrio entre dois processos opostos: uma proliferação logística de neurônios, limitada pela capacidade do tecido nervoso, que cresce rapidamente no início, mas se estabiliza à medida que a população neuronal se aproxima dessa capacidade máxima do tecido nervoso, e uma taxa de morte celular programada que reduz constantemente essa população neuronal. Quanto mais a população neuronal total se aproxima da capacidade do tecido nervoso, mais lento é o seu crescimento devido à proliferação logística, enquanto a morte celular programada continua a reduzir o número de neurônios.

A migração celular de neurônios dentro do tecido nervoso pode ser aproximada por uma equação de reação-difusão, o mesmo tipo de equação usada para descrever a propagação da descarga elétrica em outro modelo, mas aqui influenciada por um gradiente químico atrativo: os neurônios em migração no tecido nervoso movem-se preferencialmente em direção às áreas onde esse gradiente químico atrativo é mais forte. A densidade sináptica do tecido nervoso, por sua vez, segue um padrão de superprodução de sinapses seguida por poda sináptica, que depende da correlação entre a atividade pré-sináptica e pós-sináptica em cada sinapse do tecido nervoso. Essa poda segue uma regra formalmente relacionada à mesma plasticidade sináptica descrita para o peso efetivo da sinapse em outro modelo, mas orientada na direção oposta, uma vez que, em vez de fortalecer as sinapses mais bem correlacionadas, essa poda do tecido nervoso elimina especificamente as sinapses menos correlacionadas.

A mielinização do tecido nervoso é modelada como uma curva de crescimento sigmoidal com a idade: aumenta lentamente no início do desenvolvimento, depois rapidamente durante um período intermediário e, finalmente, se estabiliza à medida que o tecido nervoso se aproxima da idade adulta.

A janela crítica de plasticidade do tecido nervoso, por outro lado, é modelada como um perfil temporal em forma de sino centrado em uma idade de pico: a plasticidade do tecido nervoso é baixa no início da vida, aumenta até um máximo nessa idade de pico e, em seguida, diminui novamente à medida que o tecido nervoso continua a amadurecer. Em conjunto, é esse mesmo tecido nervoso — com sua população neuronal líquida, migração celular, densidade sináptica, mielinização e janela crítica de plasticidade — que percorre, nessa sequência, todo o processo de desenvolvimento do sistema nervoso.

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