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Neurocientistas que descobriram o 'GPS' no cérebro ganham o Prêmio Nobel de Medicina 2014
Seg, 06 de Outubro de 2014 15:25

Como sabemos onde estamos? Como encontramos o caminho de um lugar para outro? E como armazenamos essas informações para encontrar de imediato a maneira de traçar o mesmo caminho da próxima vez? Este ano, os ganhadores do Prêmio Nobel são pesquisadores que descobriram um sistema de posicionamento, o "GPS" do cérebro que permite nossa orientação no espaço, o que demonstra a base celular para uma função cognitiva mais refinada. Hoje, a Assembléia do Nobel do Instituto Karolinska da Suécia ofereceu o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina 2014 a John O'Keefe, May-Britt Moser e Edvard Moser, por suas descobertas envolvendo as células que constituem o sistema de posicionamento no cérebro.

Em 1971, John O'Keefe descobriu o primeiro componente do sistema de posicionamento. Ele encontrou um tipo de neurônio em uma área do cérebro chamada hipocampo que sempre era ativado quando o rato estava em um determinado lugar. Observando que outras células nervosas eram ativadas quando o rato estava em outros pontos, O'Keefe concluiu que estas "place cells" (células de lugar) formavam um mapa da local.

Mais de três décadas depois, em 2005, May-Britt e Edvard Moser descobriram outro componente-chave do sistema de posicionamento do cérebro. Eles identificaram um outro tipo de neurônio, chamado de "grid cells" (células de grade), que gera um sistema de coordenadas e permite uma direção e um posicionamento preciso. Suas pesquisas posteriores mostraram como as "place cells" e as "grid cells" permitem determinar a posição e a navegação.

As descobertas de John O'Keefe, May-Britt Moser e Edvard Moser resolveram um problema que ocupou filósofos e cientistas por séculos: Como o cérebro cria um mapa do espaço que nos rodeia e como podemos criar nosso caminho através de um complexo meio ambiente?

 

Como podemos experimentar o nosso meio ambiente?

O senso de lugar e a capacidade de navegar são fundamentais para a nossa existência. O sentido do local dá uma percepção da posição no ambiente. A navegação está interligada com a sensação de distância que se baseia no movimento e no conhecimento de posições anteriores.

Há mais de 200 anos, o filósofo alemão Immanuel Kant argumentou que algumas habilidades mentais existem como um conhecimento inato, independente da experiência. Ele considerava o conceito de espaço como um princípio inbutido na mente, pela qual o mundo é e deve ser percebido. Com a psicologia comportamental, em meados do século 20, essas questões puderam ser tratadas experimentalmente. Quando Edward Tolman examinou ratos que se deslocavam em labirintos, descobriu que eles poderiam aprender a navegar, e propôs que um "mapa cognitivo" formado no cérebro dos animais permitia que eles encontrassem o caminho. Mas uma pergunta ainda permanecia: Como é que esse mapa é representado no cérebro?

 

John O'Keefe e o lugar no espaço 

John O'Keefe era fascinado pela questão de como o cérebro controla o comportamento e decidiu, no final de 1960, atacar essa questão com métodos neurofisiológicos. Quando registrou sinais de células nervosas individuais no hipocampo de ratos que se moviam livremente numa sala, O'Keefe descobriu que esses neurônios eram ativados quando o animal estava em um determinado lugar (Figura 1). Ele demonstrou que estas "place cells" não estavam simplesmente registrando entradas visuais, mas estavam construindo um mapa interno do ambiente. O'Keefe concluiu que o hipocampo gera inúmeros mapas, representados pela atividade coletiva de place cells que são ativadas em diferentes ambientes. Portanto, a memória de um meio pode ser armazenada como uma combinação específica de atividades de "place cells" no hipocampo.

 

May-Britt e Edvard Moser encontraram as coordenadas

May-Britt e Edvard Moser estavam mapeando as conexões que chegavam ao hipocampo em ratos que se deslocavam em um espaço quando descobriram um padrão surpreendente de atividade em uma região chamada córtex entorrinal. Nesta região do cérebro, algumas células eram ativadas quando o rato passava por diferentes locais dispostos numa grade hexagonal (Figura 2). Cada uma dessas células foi ativada em um padrão espacial único e, coletivamente, estas "grid cells" constituíam um sistema de coordenadas que permitia a navegação espacial. Juntamente com outras células do córtex entorrinal que reconhecem a direção da cabeça e do local, elas formam circuitos com as células de localização no hipocampo. Este circuito constitui um sistema global de posicionamento no cérebro, um GPS interno, (Figura 3). 

  

Um lugar para mapas no cérebro humano
Investigações recentes com técnicas de imagem cerebral e estudos de pacientes submetidos à neurocirurgia forneceram evidências de que as "place cells" e as "grid cells" também existem nos seres humanos. Em pacientes com doença de Alzheimer, o hipocampo e o córtex entorrinal são freqüentemente afetados. Na fase inicial da doença, muitas vezes essas pessoas se perdem e não reconhecem o meio em que vive. O conhecimento sobre o sistema de posicionamento no cérebro pode, portanto, ajudar a compreender os mecanismos subjacentes à devastadora perda de memória espacial que afeta as pessoas com esta doença.

A descoberta do sistema de posicionamento do cérebro representa uma mudança de paradigma em nossa compreensão de como grupos de células especializadas trabalham em conjunto para executar funções cognitivas complexas. Ela abriu novos caminhos para a compreensão de outros processos cognitivos, como memória, pensamento e planejamento.

 

Fonte: Nobel Prize.

Imagem: Nobel Prize.

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