Neurociência e comportamento de consumo. O que vem por ai?

15/11/2021

Resumo

No 50º aniversário da Society for Neuroscience, refletimos sobre o notável progresso que o campo fez na compreensão do sistema nervoso e esperamos as contribuições dos próximos 50 anos. Prevemos uma aceleração substancial de nossa compreensão do sistema nervoso que irá impulsionar o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para tratar doenças ao longo das próximas cinco décadas. Também vemos a neurociência no nexo de muitos tópicos sociais além da medicina, incluindo educação, consumismo e sistema judiciário. Combinados, os avanços feitos pela pesquisa em neurociência básica, translacional e clínica nos próximos 50 anos têm grande potencial para melhorias duradouras na saúde humana, na economia e na sociedade.

Introdução

Em 1969, o Comitê de Ciências do Cérebro das Academias Nacionais dos Estados Unidos concordou que uma organização central era necessária para "1) promover a compreensão dos sistemas nervosos e seu papel no comportamento; 2) promover a educação em neurociências; e 3) informar o público em geral sobre os resultados e implicações da pesquisa atual. " Assim, a Society for Neuroscience (SfN) foi fundada com o objetivo de servir como essa organização central, reunindo neurocientistas de várias disciplinas. Ao longo dos últimos 50 anos, os membros da Sociedade foram fundamentais para impulsionar o incrível crescimento e os rápidos avanços tecnológicos que aceleraram nossa compreensão da função do sistema nervoso patológico e saudável.

Como membros do Comitê Consultivo de Trainees do SfN, muitos de nós ingressamos no campo na última década e reconhecemos que é a visão e o impulso de nosso grupo que avançará o campo nos próximos 50 anos. Nosso Comitê representa a vastidão da pesquisa em neurociência, com membros que abrangem amplos interesses científicos, que vão do neuro desenvolvimento a correlatos neurais do comportamento, vindos de países ao redor do mundo. Como um grupo diversificado de líderes dentro da Sociedade, pensamos profundamente sobre a próxima geração de neurocientistas e como será o seu mundo científico, porque é também o que o nosso mundo será. Este artigo e a figura do cronograma transmitem não apenas nossa visão de onde o campo estará, mas também são um reflexo das realizações de pesquisa que nos guiaram cientificamente,Figura 1-1 ). Esperamos que essa visão estimule o entusiasmo entre os profissionais da área e aumente a compreensão do público sobre o notável potencial que a pesquisa em neurociência possui para melhorar a saúde humana e a sociedade.

Figura 1-1

Avanços influentes selecionados na neurociência nos últimos 50 anos e descobertas importantes previstas que visam apoiar a missão da Society for Neuroscience, articulada pela primeira vez em 1969: "para avançar [o] entendimento dos sistemas nervosos e seu papel no comportamento, para promover a educação em as neurociências, e para informar o público em geral sobre os resultados e implicações da pesquisa atual. DownloadFigura 1-1, arquivo JPG

Neurociência celular e molecular

Os últimos 50 anos produziram avanços monumentais em nossa compreensão dos processos celulares e moleculares que ditam todos os nossos pensamentos, desejos e ações. Esse progresso foi impulsionado, em parte, por inovações técnicas, como eletrofisiologia de patch-clamp, PCR e sequenciamento genômico, que presentearam os neurocientistas com oportunidades experimentais inconcebíveis na década de 1960. No momento em que SfN comemorar seu 100º aniversário, prevemos mudanças ainda maiores na metodologia e no consenso conceitual que empurrará o campo ainda mais para responder às seguintes perguntas: Como os bilhões de componentes individuais do cérebro trabalham juntos para gerar comportamento? Como as mudanças no cérebro levam à doença? O que torna o cérebro humano único?

Duas realizações notáveis ​​para responder a essas perguntas serão a conclusão do conectoma e um atlas celular abrangente do cérebro dos mamíferos. A execução dessas tarefas assustadoras é alimentada em parte pelo financiamento da Iniciativa BRAIN dos Institutos Nacionais de Saúde, um programa de 10 anos iniciado em 2016 nos Estados Unidos com o objetivo de apoiar o desenvolvimento e implementação de neuro tecnologias inovadoras para melhor compreender o cérebro ( Bargmann, 2014), bem como o Projeto Cérebro Humano financiado pela União Europeia para fomentar a pesquisa na interface de neurociência e computação e o projeto Brain / MINDS no Japão focado no mapeamento de funções cerebrais superiores em saguis. Entre essas novas tecnologias estão os avanços contínuos na transcriptômica / proteômica de uma única célula, que desempenhará um papel fundamental na revelação da imensa diversidade de tipos de células dentro dos cérebros em uma ampla gama de espécies ( Saunders et al., 2018 ; Wang et al., 2018 ). Em combinação com o desenvolvimento de abordagens eletrofisiológicas óticas inovadoras e de alto rendimento automatizadas ( Priest et al., 2004 ; Zhang et al., 2016), os neurocientistas começarão a entender como as populações de células discretas são fisiológica e filogeneticamente distintas. Ao fazer isso, determinaremos não apenas as funções de tipos específicos de células no cérebro saudável e doente, mas também os mecanismos celulares que separam os humanos de outras espécies de mamíferos. Os dados obtidos serão usados ​​em conjunto com abordagens desenvolvidas recentemente, como optogenética ( Boyden, 2011 ) e quimio genética ( Sternson e Roth, 2014 ), bem como novos métodos para visualizar indicadores de cálcio codificados geneticamente ( Resendez e Stuber, 2015 ), para revolucionar as maneiras pelas quais investigamos, perturbamos e definimos populações de células distintas.

A composição molecular de uma célula é vasta e diversa, mas a capacidade dos neurocientistas de resolver as alterações induzidas por doenças na composição molecular é atualmente trabalhosa e imprecisa. Nos próximos 50 anos, os avanços na microscopia ( Gao et al., 2019 ) se tornarão amplamente acessíveis e proporcionarão aos pesquisadores a capacidade de visualizar a maquinaria sub celular com resolução sem precedentes, catapultando nossa compreensão da interação entre as mudanças transcricionais, moleculares e estruturais níveis. O desenvolvimento de novas ferramentas que facilitam a medição in vivo e a manipulação de endpoints epigenéticos e moleculares irão revolucionar nossa capacidade de reconciliar a influência das mudanças no epigenoma, genoma, transcriptoma e proteoma com o comportamento ( Hayashi-Takagi et al., 2015) As descobertas in vivo serão complementadas por estudos realizados em organóides cerebrais derivados de células-tronco, que servem como um modelo do cérebro humano em desenvolvimento e, quando combinados com novas ferramentas moleculares e de imagem, começarão a decifrar os papéis de tipos e processos celulares específicos. nos primeiros estágios do neuro desenvolvimento humano. A pesquisa nos próximos 50 anos irá aprofundar nossa compreensão da maturação da sinapse e as maneiras pelas quais esta estrutura criticamente importante é regulada por vias de sinalização complexas, mecanismos de plasticidade e elementos não neuronais, como astrócitos, microglia e extracelular matriz (Dityatev et al., 2010; Prinz e Priller, 2014 ; Fields, 2015 ; Ben Haim e Rowitch, 2017 ).

Embora inicialmente esses avanços tenham uma abordagem redutiva, eles servirão como uma base sobre a qual os neurocientistas de circuitos e sistemas podem construir para obter uma compreensão mais completa do cérebro em todo o desenvolvimento, meio ambiente e histórico genético. A aplicação de muitas dessas ferramentas em humanos dependerá de novas estratégias de direcionamento celular que tornarão mais fácil para RNA modificado, vetores virais ou pequenos compostos serem direcionados aos tipos de células de escolha, resultando em manipulações de circuito mais precisas e entrega de terapias genéticas e produtos farmacêuticos. Esses avanços, combinados com biomarcadores refinados da saúde do cérebro, têm o potencial de aprimorar amplamente nossa compreensão das doenças cerebrais e abrir novos caminhos para a intervenção terapêutica.

Desenvolvimento

Com base nos avanços da neurociência celular e molecular, o campo da neurociência do desenvolvimento será capaz de descrever como fatores internos e externos mudam a trajetória de neurônios individuais, circuitos e do cérebro para alterar o risco de doenças e o comportamento. O neuro desenvolvimento abrange o estudo intracelular por meio de análises de todo o sistema para permitir uma compreensão de como os neurônios individuais adquirem funções específicas dentro do sistema nervoso, bem como como o cérebro se desenvolve ao longo de décadas. Embora muitos caminhos de pesquisa tenham impacto, vemos a caracterização de uma única célula, o estudo da neurogênese e o uso de organoides como áreas-chave de enfoque no próximo meio século.

Em particular, a caracterização transcricional de neurônios será fundamental para fornecer uma base pela qual os pesquisadores podem estudar como o destino celular, os caminhos migratórios e a conectividade são determinados em tipos de células únicos. Além disso, o uso do sequenciamento do genoma completo para mapear a linhagem celular por meio da identificação de mutações somáticas ( Evrony et al., 2015 ; Lodato et al., 2015 ) fornecerá uma visão crucial sobre as semelhanças e diferenças na dispersão celular em humanos em relação a outros espécies. Juntamente com a ampla implementação de novas técnicas que se baseiam no desenvolvimento do mouse Brainbow, rotulando seletivamente os neurônios em diferenciação ou divisão ( Gomez-Nicola et al., 2014 ; Loulier et al., 2014), essas abordagens serão essenciais para permitir que os neurocientistas monitorem o destino de progenitores neurais individuais e suas trajetórias à medida que formam os circuitos complexos que definem o sistema nervoso.

Os últimos 50 anos de pesquisa em neurociência foram palco de um debate de décadas sobre a existência da neurogênese adulta. Este conceito controverso foi introduzido pela primeira vez antes da formação do SfN em 1969 ( Altman, 1962 ), mas não conseguiu ganhar força significativa até os anos 1980 e 1990, quando um número crescente de relatórios demonstrou a presença de células recém-nascidas originadas nas zonas sub ventricular e sub granular de um certo número de espécies, incluindo humanos ( Eriksson et al., 1998 ; Knoth et al., 2010 ; Spalding et al., 2013 ). No entanto, apesar das evidências convincentes, o debate continuou, com trabalhos recentes sugerindo que a neurogênese hipo campal adulta é mínima, se não ausente, pelo menos em primatas (Sorrells et al., 2018 ). No entanto, um estudo ainda mais recente criou controvérsia adicional ao demonstrar que a neurogênese hipo campal adulta é robusta em indivíduos idosos saudáveis ​​( Boldrini et al., 2018 ; Moreno-Jiménez et al., 2019 ). As razões para a contínua controvérsia provavelmente estão relacionadas às limitações técnicas decorrentes do uso de tecidos post-mortem com protocolos de fixação variáveis, possivelmente medindo o (s) marcador (es) errado (s) para células-tronco neurais e da tentativa de generalizar os resultados de modelos de roedores. Ao longo das próximas cinco décadas, esperamos que novas tecnologias rotulem definitivamente novos neurônios in vivo por meio de técnicas de imagem não invasivas ou in ex vivo amostras de espécies de mamíferos irão mover o campo para frente. Essas tentativas contínuas de resolver esse problema levarão a percepções ainda mais profundas sobre os mecanismos complexos de desenvolvimento cortical em primatas. Além disso, aplicando resultados de estudos ômicos de neurônios em desenvolvimento, antecipamos que ferramentas podem ser desenvolvidas para controlar com precisão a neurogênese para modificar os processos da doença e compreender seus papéis na fisiologia e na doença.

Desde sua introdução em 2013, os organóides cerebrais apresentaram aos neurocientistas um sistema modelo que pode ser usado para estudar uma miríade de processos, incluindo o desenvolvimento e o envelhecimento do cérebro ( Lancaster et al., 2013 ; Gonzalez et al., 2018 ; Karzbrun e Reiner, 2019 ; Pollen et al., 2019 ). Embora os protocolos tenham sido estabelecidos para cultivar organóides cerebrais a partir de células-tronco pluripotentes embrionárias ou induzidas ( Lancaster et al., 2013 ; Sloan et al., 2017 ; Karzbrun e Reiner, 2019 ), várias desvantagens metodológicas os impediram de realizar todo o seu potencial de pesquisa ( Karzbrun e Reiner, 2019 ; Yakoub, 2019 ;Yoon et al., 2019 ). Os avanços tecnológicos nos próximos anos resolverão as dificuldades de suporte vascular e estrutural que os pesquisadores enfrentam atualmente para permitir o crescimento de organóides maiores e altamente reprodutíveis que se assemelham mais à complexidade do cérebro humano em desenvolvimento. Esses avanços darão início a uma nova era de produtos in vitropesquisa, permitindo aos investigadores explorar várias facetas da neurociência do desenvolvimento. Em combinação com a imagem de células vivas, os organóides cerebrais irão acelerar muito o progresso na compreensão dos complexos padrões de sinalização que conduzem o destino da célula, a migração neuronal e a extensão dos neuritos. Abordagens computacionais, como aquelas desenvolvidas para modelagem de sistemas, até agora só viram uma aplicação limitada na neurociência do desenvolvimento; no entanto, esses métodos permitirão aos pesquisadores estudar a complexa interação entre o número aparentemente infinito de sinais espacialmente e temporalmente distintos que conduzem o destino das células, a migração neuronal e a formação de circuitos, que até agora têm sido amplamente estudados de forma isolada. Experimentos com organóides cerebrais usando estratégias virais para medir e manipular a atividade neuronal também serão fundamentais para elucidar o papel que a plasticidade dependente da experiência desempenha na formação e manutenção de circuitos neurais. Juntamente com o desenvolvimento de métodos mais amplamente acessíveis para manipular a estrutura celularin vivo ( Hayashi-Takagi et al., 2015 ), esses avanços permitirão aos neurocientistas compreender melhor os mecanismos subjacentes à formação de sinapses e vincular a plasticidade estrutural com a plasticidade sináptica e o comportamento.

Além de melhorar nossa compreensão dos mecanismos subjacentes ao desenvolvimento neural, os organóides proporcionarão aos pesquisadores um sistema para estudar as características do sistema nervoso que são exclusivamente humanas e contribuirão para o nosso conhecimento das doenças do neuro desenvolvimento, incluindo autismo e esquizofrenia, que se mostraram difíceis de estudar em modelos animais ( Di Lullo e Kriegstein, 2017) Com a capacidade de formar circuitos funcionais que podem persistir por meses ou potencialmente anos, os neurocientistas serão capazes de testar os efeitos da genética, idade e impacto ambiental na função cerebral, comparando linhas celulares saudáveis ​​com linhas com erros genéticos ao longo do tempo e em resposta aos estressores ambientais. Em última análise, os organóides cerebrais se tornarão um modelo padrão para selecionar produtos farmacêuticos e testar a eficácia das técnicas de edição de genes como terapias para doenças neurológicas. Além disso, essa tecnologia pode um dia fornecer os meios para corrigir danos resultantes de lesões ou doenças usando tecido cerebral de reposição auto-derivado.

De sistemas a comportamentos

Historicamente, os neurocientistas adotaram uma abordagem reducionista para compreender a função cerebral. Nossa compreensão moderna do cérebro evoluiu ao longo do século passado, das limitadas 47 regiões cerebrais conhecidas em 1909, até nosso mapa cerebral humano atual com 98 regiões no córtex, sozinho ( Glasser et al., 2016) Inicialmente, os neurocientistas confiaram em lesões ou manipulações farmacológicas em animais para determinar o papel de uma determinada região do cérebro. No entanto, nas últimas duas décadas, novas ferramentas genéticas aumentaram nossa capacidade de manipular com precisão circuitos em modelos animais com maior precisão. Esses estudos aumentaram nossa compreensão dos circuitos subjacentes ao processamento sensorial, ao controle motor e à memória. As questões ainda permanecem, já que muito do trabalho até o momento se concentrou em examinar esses circuitos isoladamente, portanto, fazendo um progresso limitado na compreensão de como várias regiões ou circuitos interagem para produzir uma saída comportamental. Por exemplo, como os circuitos de controle motor, processamento sensorial e tomada de decisão interagem? Como as manipulações do processamento sensorial afetam os cálculos do movimento motor planejado?

Dado que vários sistemas cerebrais são bem compreendidos individualmente, e o campo desenvolveu técnicas com maior resolução temporal e espacial para monitorar e manipular a atividade neural, agora estamos melhor posicionados para começar a decifrar como grupos de neurônios e regiões distantes trabalham juntos para conduzir o comportamento. Para isso, o uso de gravações de eletrodos multi site de alta densidade no cérebro inteiro transformará o campo. Além disso, ambientes de realidade virtual, análises baseadas em modelos e abordagens de inteligência artificial podem ser combinados com essas novas técnicas de gravação e manipulação para permitir que os pesquisadores estudem como várias entradas sensoriais são integradas e transformadas em uma saída comportamental (por exemplo, ação, pensamento, decisão ) Peixe-zebra e Caenorhabditis eleganstambém será útil no estudo de como vários circuitos funcionais operam em tandem, porque esses animais oferecem aos pesquisadores a oportunidade de obter imagens da atividade de todo o sistema nervoso de uma vez em conjunto com o monitoramento comportamental ( Cong et al., 2017 ). À medida que os neurocientistas coletam amostras de mais neurônios com eletrodos de alta densidade ou métodos de imagem, será importante tentar entender o que todos os neurônios estão codificando, não apenas os neurônios que respondem à tarefa ou que apóiam as hipóteses específicas do estudo. Para esse esforço, métodos estatísticos e computacionais, como o aprendizado de máquina, se tornarão essenciais e abrirão áreas totalmente novas da neuro engenharia.

O recente desenvolvimento de estratégias de edição de genes mediadas por vírus para medir e manipular opticamente grupos selecionados de neurônios in vivo tem sido uma bênção para neurocientistas de sistemas. Essas novas tecnologias colocaram os experimentos baseados em circuitos no centro das atenções e estão elucidando rapidamente as conexões e o papel específico de populações neurais únicas. Nos próximos 50 anos, essas técnicas fornecerão a base para descobertas monumentais em nossa compreensão de como os conjuntos neurais guiam o comportamento ( Jennings et al., 2019), e talvez até a consciência. A consciência, em particular, é um alvo importante de investigação aprofundada, pois a própria experiência de consciência em nós mesmos e no mundo ao nosso redor provavelmente impulsiona o funcionamento cognitivo (por exemplo, planejamento de ação ou tomada de decisão) e pode ser modulada por doenças e condições que afetam o cérebro. Juntamente com abordagens de neuro imagem humana funcional de resolução celular, que estão apenas começando a ser realizadas ( Koopmans e Yacoub, 2019), os neurocientistas cognitivos começarão a desvendar a complexidade ainda mal compreendida das regiões distintas do cérebro, como o cerebelo, PFC ou hipocampo, bem como como a atividade em várias regiões funcionam em conjunto. Por exemplo, imagens de alta resolução do cérebro humano permitirão decifrar uma nova compreensão das funcionalidades do circuito, abrindo caminho para intervenções modulatórias neurais, como estimulação magnética transcraniana e neuro modulação de ultrassom. Essas estratégias de intervenção baseadas em circuitos podem ser usadas para tratar doenças neuro psiquiátricas por meio da manipulação de um centro neural funcionalmente distinto ( Diana et al., 2017 ).

À luz de avanços incríveis, a neurociência de sistemas foi limitada pela forma como o comportamento é medido e correlacionado à atividade neural. A capacidade dos neurocientistas de resolver circuitos funcionais distintos é limitada pela precisão com que o comportamento é definido e medido, muitas vezes manualmente ou semiautomático por um observador humano, resultando em endpoints super simplificados e detalhes frequentemente esquecidos ( Anderson e Perona, 2014) Além disso, as medidas comportamentais são especialmente rudimentares para comportamentos sociais em animais. Nos próximos 50 anos, as abordagens usadas na neurociência comportamental se assemelharão mais aos métodos sofisticados usados ​​para dissecar funcionalmente os circuitos neurais. A tecnologia de visão computacional permitirá uma análise comportamental totalmente automatizada, de alto rendimento e imparcial, empurrando exponencialmente o campo para a frente ( Wiltschko et al., 2015 ; Mathis et al., 2018) Além disso, nossa capacidade de rastrear o comportamento de forma contínua e confiável em ambientes sociais abrirá a porta para o desenvolvimento de novos modelos animais de doenças neuro psiquiátricas, como ansiedade e depressão, para os quais os modelos atuais são excessivamente simplistas. Da mesma forma, abordagens em humanos (por exemplo, usando laboratórios domésticos, experimentos online, neurofeedback) ( Awolusi et al., 2018 ; Marins et al., 2019 ) têm o potencial de descobrir sintomas previamente não realizados e / ou índices comportamentais de risco para doença ( Anderson e Perona, 2014 ; Wiltschko et al., 2015 ; Cong et al., 2017 ; Mathis et al., 2018 ; Jennings et al., 2019 ).

Finalmente, por meio da combinação de tecnologias para registrar e interagir com circuitos neurais em tempo real, bem como incorporar metodologias imparciais para caracterizar o comportamento e a atividade neural, veremos a transformação das tecnologias de interface neural que envolvem diretamente o sistema nervoso. Esta tecnologia está atualmente passando por um rápido avanço com interfaces cérebro-computador, permitindo com sucesso o controle de membros protéticos e a percepção de imagens visuais rudimentares em cegos. À medida que essas tecnologias avançam, há esperança de que essas interfaces neurais avancem para permitir uma aplicação mais ampla para membros protéticos, inclusão de feedback sensorial e talvez melhoria da memória em indivíduos que experimentam declínio cognitivo.

Doença

Nos últimos 50 anos, descobertas científicas melhoraram nossa compreensão de como doenças específicas afetam o funcionamento do sistema nervoso. Felizmente, estamos passando de uma época em que indivíduos afetados por doenças, como autismo, depressão, esquizofrenia e demência, são institucionalizados, estigmatizados e marginalizados. Hoje, os legisladores e a sociedade dependem fortemente dos neurocientistas para informá-los sobre o papel do cérebro nessas condições e os avanços na detecção, prognóstico e tratamento para pacientes afetados por distúrbios neurológicos e neuro psiquiátricos. Nos próximos 50 anos, prevemos que a pesquisa de doenças abordará as seguintes questões: Que mudanças moleculares / celulares acontecem no cérebro antes do início dos distúrbios do sistema nervoso? Como podemos aproveitar a compreensão biológica de uma doença para desenvolver uma terapêutica direcionada para lidar com a complexidade total e a natureza multifatorial da doença neurológica? Como podemos intervir precocemente para prevenir a manifestação e / ou progressão da doença?

Com isso em mente, daqui a 50 anos, prevemos que estaremos celebrando uma era de "neuro terapêutica". O início desta era já está sobre nós, pois um número impressionante de terapias baseadas em neurônios ganhou recentemente a aprovação do FDA: exemplos são esketamina para transtorno depressivo maior, brexanolona para depressão pós-parto e siponimod para esclerose múltipla ( Urquhart, 2019 ). No entanto, hoje os medicamentos destinados a tratar distúrbios do sistema nervoso demoram mais e têm menos probabilidade de obter a aprovação do FDA em comparação com outros medicamentos ( Gaffney, 2014) Semelhante ao forte progresso feito no tratamento do câncer nos últimos 30 anos, um aumento no número de terapias bem-sucedidas para o tratamento de distúrbios do sistema nervoso será impulsionado em grande parte pelo apoio público e político ao financiamento direcionado a tais esforços. A Iniciativa BRAIN já desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento de tecnologias que provavelmente terão grande impacto no diagnóstico e tratamento de doenças. Este financiamento, além do financiamento específico para doenças, como o Plano Nacional para Abordar a DA do Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA e financiamento federal associado dedicado à pesquisa da DA, bem como as iniciativas de pesquisa de demência lideradas pelo Reino Unido ( Fox e Petersen, 2013), tem o potencial de levar a uma tradução mais rápida e à descoberta combinada de classes priorizadas de doenças de base neural.

Além do desenvolvimento terapêutico, também aplicaremos a compreensão biológica e mecanicista ao diagnóstico de condições neurológicas e psiquiátricas. Especificamente, faremos a transição de uma abordagem baseada em sintomas para uma que também considere os agentes etiológicos e as complexidades moleculares. Esse realinhamento é exemplificado pelo uso de genótipo para definir atrofia muscular espinhal, bem como um novo critério de pesquisa em que alterações moleculares no cérebro são usadas para classificar demências, incluindo DA, mesmo na ausência de neuropatologia clínica ou pós-morte ( Jack e Vemuri, 2018 ; Khachaturian et al., 2018) Sensibilidade aprimorada e multiplexação de exames de sangue e outros testes minimamente invasivos para detectar mudanças na função cerebral ajudarão a estender essa abordagem para outras doenças além da atrofia muscular espinhal e DA. Os avanços tecnológicos, como rastreadores de atividade e inteligência artificial, terão impactos profundos em como entendemos a função normal e anormal e tratamos distúrbios neurológicos. A inteligência artificial já revelou combinações específicas de biomarcadores de plasma para melhorar o diagnóstico de DA ( Ashton et al., 2019) e será usado de forma semelhante no futuro para analisar mais eficientemente a eficácia das farmacoterapias em biobancos maiores, acelerando assim a descoberta de novas terapias. Além disso, o desenvolvimento de novos traçadores compatíveis com imagens de tomografia por emissão de pósitrons é uma promessa como um valioso recurso diagnóstico e prognóstico ( Leuzy et al., 2018 ).

Juntamente com o investimento de tempo, recursos e esforço na busca de curas para doenças cerebrais, será imperativo fomentar a pesquisa sobre mecanismos preventivos. A alta prevalência de doenças neurológicas em todo o mundo é socialmente exigente e economicamente cara. Portanto, definir os mecanismos essenciais pelos quais intervenções tratáveis ​​no estilo de vida (exercícios físicos, dieta, treinamento cognitivo e envolvimento em atividades sociais, culturais e educacionais) poderiam modificar o risco de doença deve ser uma prioridade de pesquisa duradoura ao longo dos próximos 50 anos. Da mesma forma, o interrogatório de fatores de suscetibilidade genética e ambiental (por exemplo, polimorfismos, exposição a toxinas) pode revelar pistas importantes para informar as políticas de saúde e a prática médica no futuro.

No total, vemos os avanços na neurociência celular, de desenvolvimento e de sistemas culminando em melhorias dramáticas para doenças do sistema nervoso por meio de uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes da doença, identificação de novos desfechos diagnósticos para detectar a doença antes do início dos sintomas e, finalmente, novos métodos para tratamento e prevenção.

Um futuro inclusivo

É claro que os próximos 50 anos serão marcados não apenas por uma compreensão mais abrangente do sistema que nos permite interagir com o mundo que nos rodeia, mas também por mudanças fundamentais na forma como a pesquisa em neurociência é realizada e nos próprios tópicos que são estudados. . Entre essas mudanças, os neurocientistas devem reconhecer a importância da diversidade. Até o momento, pesquisas em machos (entre espécies) ( Shansky, 2019) e os sujeitos destros predominaram. Além disso, os ensaios clínicos e os estudos genéticos continuam a avaliar de forma esmagadora os indivíduos de ascendência europeia. Essas barreiras sistêmicas para uma compreensão abrangente da neurociência e as diferenças individuais nelas contidas são motivadas, em parte, pela falta de diversidade dentro dos próprios neurocientistas. Como resultado, o campo sofre de uma falta de compreensão com respeito às diferenças de sexo e ao cérebro feminino, e os medicamentos aprovados pela FDA ou EMA freqüentemente exibem eficácia terapêutica diminuída em populações não brancas. Olhando para o futuro, devemos priorizar uma maior diversidade tanto em nossos pesquisadores quanto em nossos sujeitos de pesquisa.

Neurociência na sociedade

Os impactos da pesquisa em neurociência vão muito além da clínica para a sala de aula, o tribunal e até mesmo o supermercado. Na verdade, as neuro-tecnologias já estão se movendo em nossas casas, prometendo aumentar as habilidades cognitivas, apesar das evidências rigorosas insuficientes de eficácia ( Nelson et al., 2016 ; Schuijer et al., 2017 ).

A neuro educação, um campo que combina resultados de pesquisas em neurociência cognitiva e do desenvolvimento com estratégias educacionais ( Sigman et al., 2014 ), contribuiu muito para a nossa compreensão de como os alunos com dislexia, transtorno de déficit de atenção e hiperatividade e outros transtornos aprendem. Esse conhecimento tem sido usado para implementar mudanças nos currículos de matemática, artes e ciências para alunos com esses transtornos. Evidências recentes também mostram que o entrelaçamento da educação em artes e ciências permite que os alunos encontrem abordagens mais criativas e inovadoras para resolver problemas. Apesar desse progresso, a psicologia cognitiva e a neurociência não são amplamente implementadas nas práticas educacionais padrão de professores tanto no ensino fundamental quanto no superior ( Sigman et al., 2014) A aplicação futura da neurociência e o desenvolvimento da pesquisa neste espaço estão começando a mudar quando os conceitos de matemática são ensinados e mudam fundamentalmente a maneira como programamos os dias letivos para nos alinharmos com os ritmos circadianos. Ao longo dos próximos 50 anos, esperamos ver uma aplicação mais ampla de estratégias neuro educacionais em todas as idades e ambientes educacionais.

A neurociência está se tornando cada vez mais comum no tribunal, pois é usada para explicar o comportamento criminoso ( Ward et al., 2018 ). Seu uso aumentará nos próximos 50 anos à medida que os pesquisadores se tornarem mais informados sobre os mecanismos neuro biológicos subjacentes à tomada de decisão. Além disso, à medida que as ferramentas de diagnóstico, os métodos de neuro imagem humana em particular, tornam-se mais avançados e proporcionam aos pesquisadores uma visão maior da função cerebral, essas estratégias serão usadas para determinar a culpabilidade de um indivíduo e até mesmo a probabilidade de reincidência.

Embora possa não ser aparente em nossa vida cotidiana, empresas em todo o mundo estão usando os resultados da pesquisa neuro científica para informar suas práticas de negócios, desde a estrutura do escritório até a colocação de produtos e estratégias de marketing. Isso provavelmente aumentará ao longo das próximas cinco décadas, à medida que nossa compreensão da neurobiologia da cognição e da atenção amadurecer ( Gottlieb e Oudeyer, 2018 ). Em particular, a neuro tecnologia vestível tem o potencial de desempenhar um papel proeminente no fornecimento de feedback instantâneo ao consumidor, permitindo estratégias de marketing personalizadas que são atualizadas em tempo real ( Awolusi et al., 2018) No entanto, as empresas devem ter cautela e seguir princípios éticos ao desenvolver novas estratégias para gerar lucro com base em conhecimentos e técnicas neurobiológicas.

Concluindo, a neurociência é um campo vasto. Com 86 bilhões de neurônios no cérebro humano adulto e aproximadamente o mesmo número de células não neuronais, não é surpreendente que o estudo desse órgão seja complexo. Além disso, o sistema nervoso se estende muito além do crânio, com neurônios que se projetam para as partes mais remotas do corpo, coletando informações e respondendo ao ambiente. O progresso do campo continua a reforçar seu enorme potencial.

Além de examinar a complexidade do próprio sistema nervoso, devemos nos perguntar como estudamos esse sistema de sistemas. Ao considerar a abordagem que outros campos científicos com complexidade aparentemente infinita fizeram, o estudo do espaço vem à mente. Embora nações individuais tenham embarcado na exploração espacial no último século, a colaboração entre disciplinas e países provavelmente contribuiu para os grandes avanços feitos até agora. Tomando emprestado desse exemplo, as abordagens interdisciplinares, com equipes de matemáticos, engenheiros, cientistas da computação, biólogos e químicos, são essenciais para o avanço contínuo da neurociência. Atualmente, a neurociência é financiada em muitos países por meio de várias agências; no entanto, iniciativas nacionais e internacionais recentes facilitando a neurociência interdisciplinar em larga escala estão surgindo.

A vitalidade do SfN, cuja reunião anual cresceu de 1395 para> 30.000 participantes por ano, destaca seu imenso valor como um espaço central para o diálogo e colaboração científica ( Fields, 2018 ). A expansão desses esforços coordenados centralmente para acelerar a pesquisa do cérebro, bem como uma forte comunidade de cientistas, será fundamental para elevar a qualidade e a capacidade da pesquisa em neurociência à medida que ela continua a explorar o desconhecido.

Texto obtido do Journal of neuroscience- edição 2/01/2020.