Uma investigação realizada pelo Instituto e várias universidades revelou como esses roedores isolam os sinais gerados pelos seus bigodes para distinguir os contactos reais com o ambiente. Nas profundezas dos folículos dos bigodes das ratas, descobriram um tipo de neurónios sensoriais cujo comportamento era até então completamente desconhecido. Enquanto os bigodes se movem constantemente no ar com movimentos rítmicos, esses neurónios permanecem inativos até que os bigodes entrem em contacto com um objeto. Nesse momento, eles são ativados com uma precisão surpreendente.
Isso levantou uma questão fundamental: que tipo de engenharia biológica permite que o sistema sensorial ignore os movimentos gerados pelo próprio animal e responda apenas ao contacto externo? Um novo estudo, publicado na Nature Communications, oferece uma solução evolutiva para este notável problema de engenharia. Ao contrário do pêlo normal, os bigodes de ratos e outros roedores, como ratinhos ou hamsters, estão profundamente enraizados em folículos especializados cheios de mecanorreceptores: grupos de neurónios que enviam sinais ao cérebro quando os bigodes exploram o ambiente. Há mais de vinte anos, uma professora da Universidade de Medicina Integrativa, juntamente com os seus colegas, descobriu que existem muitos tipos diferentes de mecanorreceptores, cada um dos quais se encontra na sua própria camada, tecido e nicho estrutural. No entanto, não se sabia como estas diferenças arquitetónicas afetavam a função dos recetores.
Aproximadamente na mesma época, o professor e o Instituto de Ciências descobriram que os mecanorreceptores se dividem em várias classes funcionais. Um grupo, os neurónios de contacto, reage apenas ao movimento de contacto, independentemente de os bigodes tocarem em algum objeto. Outro grupo, denominado pelos investigadores neurónios táteis, só é ativado quando os bigodes se dobram ligeiramente ao entrar em contacto com um objeto externo; permanece completamente inativo durante o movimento dos bigodes. Uma nova investigação, realizada por um estudante de mestrado sob a orientação de um cientista que há mais de duas décadas mapeou o folículo dos bigodes, abordou esta questão com a ajuda de instrumentos modernos. A investigação foi realizada em colaboração com a equipa do professor da Universidade e do Departamento de Ciências do Cérebro do Instituto .
Os cientistas descobriram que o folículo do bigode do rato contém todo um conjunto de mecanismos mecânicos primitivos: molas de colagénio, compartimentos laminares, fixações de membrana e amortecedores inerciais, que aparentemente se formaram como resultado da seleção natural para separar o movimento próprio do contacto externo. A equipa identificou um subtipo específico de aproximadamente 50 mecanorreceptores em forma de martelo contidos em cada folículo, projetados especificamente para detectar o contacto ativo. A microscopia eletrónica de varredura revelou que esses receptores estão integrados numa estrutura rica em colagénio que os isola mecanicamente das vibrações produzidas pelo bater.
Uma das descobertas mais surpreendentes foi que essa estrutura de colagénio atua como um peso suspenso em miniatura dentro do folículo. Assim como um pesado pêndulo que estabiliza um edifício durante um vento forte, sua inércia amortece o movimento causado pela agitação, garantindo que os receptores reajam apenas ao contato externo real. A função dos mecanorreceptores também é determinada pela sua localização única: todos se encontram num anel de camada única perto do centro de massa do folículo, junto ao ponto de apoio em torno do qual o bigode gira. Este ponto de apoio move-se muito pouco durante o movimento, o que o torna o local ideal para um sensor que deve permanecer imóvel durante o seu próprio movimento. Agrupados em torno desta zona mecanicamente estável, os recetores semelhantes a martelos permanecem inativos mesmo quando os bigodes se movem energicamente no ar, mas são ativados instantaneamente ao tocar num objeto.
A comparação com outras espécies mostra que os animais que não dependem do movimento ativo não possuem tais artifícios evolutivos. Nos gatos, por exemplo, os recetores tipo martelo encontram-se dentro de uma matriz de colagénio mais frouxa, que proporciona um fraco isolamento mecânico. Não estão dispostos num anel de camada única, não estão limitados pelo centro de massa do folículo e não estão protegidos por uma carga de colagénio suspensa. Os ratos são mais ativos na escuridão e dependem do movimento dos seus bigodes sensíveis para perceber com precisão o seu ambiente mais próximo. Como não têm uma visão noturna bem desenvolvida, a deteção através dos bigodes é vital para a sua sobrevivência, explica Ahissar. A evolução criou uma fusão surpreendente de biomecânica, arquitetura tecidual e processamento sensório-motor para resolver esta tarefa fundamental da perceção tátil ativa.
