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Descoberta de mapa de localização do cérebro ganha Nobel de medicina

Células de localização e neurônios-grade projetam grades virtuais no ambiente cerebral, que funcionam como um "GPS interno"

outubro de 2014
A. David Redish
Sebastião Kaulitzki/123rf (neurônio); © Istockphoto (mão)
Nos últimos 30 anos, as células de localização do hipocampo tornaram-se um dos exemplos mais estudados de correlato celular não deflagrado por estímulo sensorial ou motor imediato. O Nobel de Fisiologia ou Medicina deste ano premiou três cientistas por suas descobertas sobre o funcionamento do “GPS interno” do cérebro. O grupo de premiados é composto pelos neurocientistas John O’Keefe, da Universidade de Londres e May-Britt Moser e Edvard Moser, do Instituto Norueguês de Tecnologia, cujas pesquisas investigaram o funcionamento das células que compõe um mapa mental de localização.

Cada uma dessas células dispara somente quando o animal se encontra num lugar específico do ambiente. Portanto, se soubermos qual é o “campo de localização” de cada uma das células, poderemos registrar a trajetória do indivíduo apenas pela observação de sua atividade elétrica. Neurocientistas chamam esse processo de “reconstrução”. Quando o animal está desperto, a população de células de localização “reproduz” a experiência. Com o processo de reconstrução é possível seguir a seqüência que está sendo reproduzida e assim, de certa forma, “ler” a mente do animal. As células de localização oferecem um meio de observar diretamente a cognição.

O termo “mapa cognitivo” foi cunhado pelo psicólogo Edward C. Tolman (1886-1959), da Universidade da Califórnia em Berkeley. Num artigo clássico de 1948, ele propôs que em algum lugar do cérebro existiria uma representação do ambiente que poderia ser usada para criar planos e navegar pelo mundo. O ponto principal de sua teoria estava no fato de esse mapa ser necessariamente cognitivo, isto é, construído internamente com base na combinação de memória, emoção e estímulos sensoriais.

A descoberta das células de localização hipocampais, em 1971, por John O’Keefe e Jonathan Dostrovsky, também da Universidade de Londres, situou o mapa cognitivo de Tolman no hipocampo. Mesmo assim, ele continuava a ser uma construção cognitiva, como afirmou O’Keefe em 1978 no livro The hippocampus as a cognitive map. Segundo ele, as células de localização não refletiam um sinal ambiental específico, mas a percepção do animal sobre seu lugar no ambiente. 

A pergunta sobre o que fazia uma célula de localização disparar quando o organismo estava em determinado ponto do espaço continuava sem resposta. Modelos computacionais sugeriram que elas codificavam associações entre as representações externa e interna do ambiente. Mas ninguém realmente sabia de onde vinha a informação que alimentava o hipocampo para fazer tais cálculos. A descoberta dos neurônios-grade parece responder essa pergunta. Assim que o artigo foi publicado, muitos pesquisadores começaram a examinar seus trabalhos anteriores sobre o córtex entorrinal para tentar descobrir os neurônios-grade ocultos nos dados. Teóricos imediatamente construíram modelos virtuais para explicar como essa grade é formada e como poderia alimentar a atividade do hipocampo.

Tanto os neurônios-grade como as células de localização oferecem formas de observar e registrar a cognição. E já que os primeiros se projetam diretamente sobre as últimas, temos agora um ponto de acesso para examinar mecanismos mais gerais de processamento cognitivo. Edvard Moser e May-Britt Moser fizeram exatamente isso. Um dos fatos mais interessantes sobre a descoberta dos neurônios-grade é o de ninguém tê-los sequer imaginado. Algumas teorias haviam previsto que o córtex entorrinal teria papel importante no mapa cognitivo e que seus neurônios poderiam receber mais informação sensorial do que as células de localização hipocampal. Mas ninguém imaginou que esses neurônios projetariam no ambiente grades virtuais. Qualquer um que tivesse sugerido tal coisa certamente seria ridicularizado pelos seus pares. Mas a ciência está aí para mostrar como a natureza pode ser criativa.

Para saber mais sobre o assunto, confira O lugar da lembrança, na Mente e Cérebro n. 178, disponível na Loja Segmento.