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Pesquisa ajuda a desvendar metabolismo e evolução do cérebro humano

13/04/2011

Débora Motta

Maciej Urbanek/ stock.xcng

Metabolismo cerebral varia de acordo com o número de
neurônios, e não com a quantidade de massa do órgão

O estudo do metabolismo do cérebro pode trazer importantes contribuições para a compreensão do funcionamento e da evolução do órgão, considerado o mais importante do corpo humano. Exemplo disso é uma pesquisa realizada pelo Laboratório de Neuroanatomia Comparativa, do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Conduzida pela neurocientista Suzana Herculano-Houzel, que é Cientista do Nosso Estado, da FAPERJ, ela demonstrou que, ao contrário do que se supunha, o custo energético do cérebro - isto é, a energia consumida para que ele desempenhe suas atividades - é proporcional ao número de neurônios que tem.

"Antes desse estudo, acreditava-se que a intensidade do metabolismo do cérebro variava de acordo com a quantidade de massa do órgão e não de acordo com o número de neurônios.
Mas é justamente o oposto", explica a professora, que também é autora de diversos livros, entre eles Pílulas de Neurociência para uma Vida Melhor (ed. Sextante) e Por que o Bocejo é Contagioso? (ed. Zahar). "Quanto maior o número absoluto de neurônios do cérebro, maior é o custo energético do funcionamento cerebral. O tamanho do cérebro, simplesmente, não influencia no metabolismo", detalha.

Para estudar a variação do metabolismo cerebral entre mamíferos, a neurocientista comparou os níveis de glicose e de oxigênio consumidos pelo cérebro de seis espécies de roedores e primatas, incluindo humanos, com o número de neurônios em seus cérebros. O objetivo era testar a veracidade da antiga crença de que cérebros maiores - como o humano, que tem o triplo do tamanho do cérebro dos primatas - têm neurônios maiores, que teoricamente necessitariam de mais energia, aumentando assim o metabolismo por célula. Contrariando esta hipótese, o estudo comprovou que o custo energético por neurônio é similar entre diferentes espécies. "O gasto metabólico cerebral é parecido entre as diversas espécies, mesmo com tamanhos diferentes de cérebro. O alto número de neurônios é o fator que explica o elevado gasto metabólico do cérebro humano", destaca.

No ser humano, o cérebro ocupa o terceiro lugar no ranking dos órgãos que exigem maior consumo energético do corpo, logo depois dos músculos esqueléticos e do fígado. "O cérebro humano parece funcionar muito perto do seu máximo metabólico o tempo todo", diz a neurocientista. Trocando em miúdos, enquanto o metabolismo cerebral dos outros mamíferos exige um custo energético que varia apenas entre 2% a 10% do custo energético total do corpo, nos seres humanos, o custo energético do cérebro é bem superior: chega a 20% do custo energético de todo o corpo, apesar de o órgão representar apenas 2% da massa corporal. A pesquisa rendeu a publicação de artigos na renomada revista científica suíça Brain, Behaviour and Evolution e na americana PLoS One.

Efeitos do metabolismo na evolução cerebral dos humanos

Divulgação

Para a neurocientista Suzana Herculano-Houzel, elevado custo
energético do cérebro humano sugere divergência na evolução

De acordo com a professora Suzana Herculano-Houzel, esse elevado custo energético do nosso cérebro sugere um importante ponto de divergência do homem em relação aos demais primatas, que se deu ao longo da evolução das espécies. "Os humanos investiram em um grande número de neurônios, ao contrário dos grandes primatas. Temos três vezes mais neurônios do que os gorilas e os orangotangos. Mas sem o considerável aumento de massa corporal que os primatas tiveram", afirma. "Isso sugere que foi uma estratégia de evolução. Não parece ter sido possível ter tanto o corpo quanto o número de neurônios gigantescos", pondera.

A professora esclarece que o cérebro humano não é o maior de todos (elefantes e cetáceos têm cérebro bem maior). No entanto, o homem é possivelmente o que tem o maior número de neurônios concentrados em um indivíduo: 86 bilhões. "Segundo estimativas do nosso laboratório, nossos ancestrais, os australopitecíneos, provavelmente tinham tantos neurônios quanto os gorilas têm hoje, cerca de 30 bilhões, e, ao que tudo indica, habilidades parecidas", informa. Por isso, chegar às reconhecidas habilidades humanas de hoje talvez só tenha sido possível graças ao enorme aumento no número de neurônios no cérebro. "Acreditamos que o primeiro Homo, o H. erectus, tinha quase o dobro de neurônios do nosso avô australopitecíneo; e nós, Homo sapiens, chegamos hoje a três vezes mais neurônios do que esse avô."

A explicação para o enorme número de neurônios que o cérebro humano tem atualmente pode estar na descoberta, por nossos ancestrais, de técnicas que lhes possibilitaram uma melhor alimentação. Afinal, é preciso energia para manter esse grande número de neurônios funcionando e o consumo de alimentos crus não oferece o mesmo aproveitamento energético ao organismo. "Conseguir energia suficiente para alimentar esse cérebro de hoje talvez tenha se tornado possível graças ao domínio do fogo para preparar alimentos, inclusive, carnes. Com os novos hábitos alimentares adquiridos pelo Homo erectus, nosso ancestral, o cérebro aumentou bastante de tamanho durante sua existência e ainda sobrou mais tempo para usar os neurônios para outras coisas além da caça", conclui.

O estudo sobre a composição celular do cérebro de grandes primatas foi realizado em colaboração com o professor Jon Kaas, da Universidade Vanderbilt. Ambos os desdobramentos d a pesquisa, seja o estudo do metabolismo cerebral ou o estudo da evolução do órgão, foram possíveis graças ao apoio financeiro à pesquisadora da FAPERJ, do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da James McDonnell Foundation.