Entenda como as sinapses do ouvido nos mantêm equilibrados

Uma pesquisa publicada no início deste ano descreveu pela primeira vez, em detalhes, a capacidade do sistema vestibular humano em conduzir alguns dos reflexos mais rápidos do sistema nervoso que nos permitem (mas não a todos) andar, dançar e girar rapidamente a cabeça sem sentir tontura ou perder o equilíbrio.

Publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAD), o novo estudo explica o funcionamento das "sinapses de células capilares e cálice vestibulares", junções biológicas corridas no ouvido interno. Nesse local, são detectadas a posição da nossa cabeça e os movimentos que a desviam em várias direções.

A grande questão é que "ninguém entendeu completamente como essa sinapse pode ser tão rápida", explica o coautor do estudo, Rob Raphael, bioengenheiro da Universidade Rice em Houston, nos EUA. Afinal, as sinapses compartilham informações através da chamada transmissão quantal que demanda, pelo menos, 0,5 milissegundos para enviar informações.

A transmissão "não-quantal"

(Fonte: Getty Images)

Para explicar esse "atraso" sináptico na transmissão quantal, estudos anteriores mostraram a existência de uma forma de transmissão "não quantal" (NQT). De acordo com os pesquisadores, em mamíferos e outros amniotas, os neurônios aferentes (que recebem os estímulos produzidos fora do corpo) "formam terminais de cálice incomumente grandes em certas células ciliadas", onde as sinapses ocorrem em NQT.

Durante essas transmissões de impulsos nervosos especializadas, um neurônio receptor de sinal acondiciona a extremidade de sua célula ciliada parceira com uma espécie de xícara, denominada cálice. Mas o encaixe não é perfeito: entre o cálice e a célula fica uma pequena lacuna, com apenas alguns bilionésimos de metro.

A hipótese do estudo é de que o mecanismo NQT esteja relacionado com os íons que fluem pelos canais dessas fendas, criando um potencial elétrico capaz de acelerar o fluxo de informações a velocidades inimagináveis. Porém, o suposto papel de um potencial elétrico na fenda ainda não havia sido testado em um modelo quantitativo. 

Como os cientistas demonstraram a transmissão não quantal?

Usando um modelo computacional que captura observações experimentais de NQT, os cientistas simularam uma transmissão não quantal enquanto tentavam entender em detalhes o que ocorria na fenda sináptica. As mudanças no potencial elétrico ficaram explícitas quando eles rastrearam o fluxo dos íons de potássio nos canais dos capilares e da fenda. 

Foi também possível demonstrar que a magnitude e a velocidade da NQT dependem da estrutura do cálice, ou seja, o aumento da sua altura reduz a latência do potencial de ação no seu aferente. 

Rob Raphael afirma que essa ligação entre a estrutura e a função do cálice "é um exemplo de como a evolução impulsiona a especialização morfológica". Para ele,"assim que os animais emergiram do mar e começaram a se mover na terra, balançar nas árvores e voar, houve um aumento na demanda do sistema vestibular".  E aí surgiu o cálice.