O GPS do cérebro

Nos mamíferos, existem no hipocampo células que são ativadas quando o animal está em um determinado local. Descritas em 1971, essas células receberam o nome de “células de lugar” ou “neurônios localizadores”, e foram primeiramente descobertas em ratos e posteriormente confirmadas em humanos. Elas registram a posição estática do animal em um dado lugar (e não por estímulos sensoriais ou motores imediatos), mas não são ativadas quando ele muda de posição. Desse modo, o hipocampo não apenas codifica nossas memórias, como também elabora um “mapa cognitivo” delas.

(A expressão “mapa cognitivo” foi criado por Edward Tolman (1889-1959), que teorizou haver em algum lugar do cérebro um sistema de representação espacial que poderia “criar mapas e navegar pelo mundo”.)

Mais recentemente, em 2005, foram descritas as chamadas “células de grade” ou “neurônios-grade”, que têm a função de fornecer dados às células de lugar estabelecendo “mapas de navegação”. Esses neurônios foram descobertos em experimentos conduzidos com ratos, morcegos, macacos e humanos. Em testes com humanos, mostrou-se que as células de grade são ativadas quando se explora um ambiente, simulado ou não. Esse tipo de célula, além de ter funções relacionadas à memória, funciona como um GPS interno, informando à pessoa onde ela está em relação a um ambiente geral e proporcionando a noção de medida de percurso.

Em um experimento, pacientes em tratamento para epilepsia, participaram de jogos de realidade virtual que simulavam um local aberto onde deveriam encontrar vários objetos que desapareciam após algum tempo e novamente deveriam ser reencontrados, com a ajuda de um joystick. Monitorando seus EEGs e neuroimagens durante a tarefa, verificou-se que as células de grade do córtex entorrinal medial – região que é afetada no Mal de Alzheimer – revelavam um padrão visível de ativação em coordenadas que acompanham os movimentos virtuais da pessoa. O mesmo acontecia em experimentos controlados com ratos e outros animais.

As células de grade estão, portanto, associadas à orientação espacial e à memória, dois fatores que aparecem juntos no Alzheimer, uma doença que se inicia, ao mesmo tempo, com perda de memória e da noção de espaço .

O nome “células de grade” refere-se a uma grade hexagonal regular que divide o espaço igualmente e onde as distâncias entre os centros dos hexágonos são sempre as mesmas. A grade hexagonal tem, por isso, vantagem sobre a grade quadrada, além de oferecer deslocamentos em oito direções e não apenas em quatro. Ela usa mais eficientemente o espaço plano, e não por acaso é usada em navegação moderna e em jogos como Wargame e RPG.

Essas células projetam no espaço virtual da pessoa uma grade hexagonal perfeita. Os neurônios-grade são encontrados no córtex entorrinal medial. Ao contrário das células de lugar, que estão no hipocampo e só disparam quando o animal está numa posição, os neurônios-grade disparam sempre que o animal estiver em qualquer ponto de uma grade hexagonal regular imaginária (virtual), cooperando com as células de lugar. Quando um rato se desloca num ambiente, um neurônio-grade dispara cada vez que ele pisa em um dos pontos dessa grade, desse modo ele memoriza um trajeto. Isso acontece internamente, mesmo sem a participação sensorial, e se atualiza constantemente. Os neurônios-grade fornecem dados ao hipocampo e, junto com o mapa das células de lugar, criam um mapa especifico.

A descoberta dos neurônios-grade nos ajuda a entender a função do hipocampo e a formação da memória episódica. Junto com o lobo temporal medial, começamos a compreender como o cérebro constrói representações cognitivas do mundo exterior não vinculadas aos estímulos sensoriais. O constructo da localização de um evento sensorial é puramente cognitivo. Embora o padrão de disparo desses neurônios seja calibrado por informação especialmente vinda dos sistemas vestibular e visual, ele não depende de sinais sensoriais externos.

O hipocampo é um codificador de lembranças, registrando continuamente nossa autobiografia, mas também monitora espacialmente nossos deslocamentos, registrando em um mapa interno os locais onde ocorreram os eventos de nossas vidas.

As referências principais dessa descoberta são:

Sargolini F., Fyhn M., Hafting T., McNaughton B.L., Witter M.P., Moser M.B., Moser E.I. Conjunctive representation of position, direction, and velocity in entorhinal cortex. Science. 2006;312:758–762.

Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser MB, Moser EI. Microstructure of a spatial map in the entorhinal cortex. Nature, 2005:436:801-806.

David Redish. Beyond the cognitive map, MIT Press, 1999.

 

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