Genômica cognitiva do atraso no aprendizado e baixo nível de monitoramento do desempenho social em macacos

Jun 10, 2024

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 16539 (2022) Citar este artigo

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As habilidades cognitivas e a arquitetura neural subjacente estão sob a influência da genética. A pesquisa em genômica cognitiva explora a relação triádica entre genes, cérebro e cognição, com sua principal estratégia sendo orientada pelo genótipo. Aqui mostramos que uma estratégia inversa é viável para identificar novos genes candidatos para fenótipos neurocognitivos específicos em macacos. Dois macacos, originalmente envolvidos em estudos psicológicos separados, exibiram atraso na aprendizagem e baixos níveis de monitorização do desempenho social. Num macaco, os neurónios-espelho eram menores em comparação com os controlos e a supressão mu estava ausente no córtex frontal. O outro macaco apresentou maior capacidade de resposta visual tanto no córtex frontal quanto no mesencéfalo rico em dopamina, com falta de sincronização inter-areal. As análises do exoma revelaram que os dois macacos eram provavelmente primos e compartilhavam variantes em MAP2, APOC1 e potencialmente HTR2C. Esta estratégia orientada ao fenótipo na genômica cognitiva fornece um meio útil para esclarecer a base genética da variação fenotípica e desenvolver modelos de distúrbios neuropsiquiátricos em macacos.

As habilidades cognitivas e sua arquitetura neural subjacente estão sob influência genética1,2,3,4. Esclarecer a base genômica das funções cognitivas superiores tem sido um interesse de longa data na ciência do genoma. Avanços recentes em tecnologias de alto rendimento tornaram possível, com custos significativamente mais baixos, determinar as sequências do genoma completo dos indivíduos. Esse avanço levou ao desenvolvimento de um campo interdisciplinar da ciência denominado genômica cognitiva2,3,5. A pesquisa em genômica cognitiva tem o potencial de determinar a variação individual nas características cognitivas em termos genéticos, o que por sua vez pode não apenas ajudar a desenvolver modelos animais de transtornos mentais, mas também promover uma compreensão das trajetórias evolutivas das associações gene-cognição.

A investigação genómica cognitiva em primatas não humanos tem adoptado principalmente uma abordagem “orientada pelo genótipo”6. Nessa estratégia, os pesquisadores predeterminam os genes de interesse e exploram os aspectos cognitivos associados aos polimorfismos dos genes alvo. Até o momento, vários genes têm sido alvo de estudo: SLC6A4 (transportador de serotonina) para flexibilidade cognitiva7 e olhar social8 em macacos, SLC6A4 e TPH2 (triptofano hidroxilase 2) para tendências afiliativas9 em macacos, e AVPR1A (receptor de arginina vasopressina 1A) para sociabilidade10 e espelho de auto-reconhecimento11 em chimpanzés. Além das abordagens orientadas para o genótipo, uma abordagem inversa “orientada para o fenótipo” também é viável6. Aqui, os pesquisadores concentram-se em aspectos da cognição, e não nos genes, que variam entre os indivíduos e tentam determinar os correlatos genéticos da variação cognitiva. Esta estratégia pode ser aplicada a animais com fenótipos cognitivos incomuns, que podem então ser usados ​​como modelos de distúrbios neuropsiquiátricos em primatas não humanos. Duas variantes de codificação raras foram identificadas em ABCA13 e HTR2C em um macaco japonês que expressou espontaneamente o fenótipo autista12.

Aqui relatamos dois macacos japoneses (M593 e M639) com atrasos substanciais de aprendizagem em condições de laboratório. Ambos os macacos também exibiram baixos níveis de monitoramento do desempenho dos outros, apesar das diferenças nas condições da tarefa, ou seja, uma tarefa de aprendizagem de reversão social (M593)13 e um procedimento de condicionamento pavloviano social (M639)14. Análises da atividade cerebral usando microeletrodos revelaram aspectos de respostas relacionadas a tarefas em regiões córtico-subcorticais que eram estatisticamente diferentes de seus controles. A análise genética abrangente via sequenciamento do exoma revelou laços de parentesco entre os dois macacos (provavelmente primos) e variantes genéticas compartilhadas em MAP2, APOC1 e possivelmente HTR2C. Todos esses genes têm sido associados a distúrbios neuropsiquiátricos em humanos.