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GPS NA CABEÇA! O Mapa Do Mundo Em Nossos Cérebros

GPS NA CABEÇA! O Mapa Do Mundo Em Nossos Cérebros

Mauro Cunha Xavier Pinto 1, 2

1- Laboratório de Neurociência, Departamento de Bioquímica, Instituto de Química, Universidade de São Paulo.

2- Laboratório de Sinalização Celular e Nanobiotecnologia, Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais

Edição Vol. 2, N. 04, 02 de Dezembro de 2014

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2014.12.02.005

Imagine que você entra em um táxi e pede ao motorista para que te leve a um determinado endereço. Ele rapidamente diz que sabe onde fica e se dirige ao local escolhendo o caminho mais rápido e seguro. Simples, certo? Nem tanto! Esta situação cotidiana exige que o cérebro do motorista saiba onde está e para onde deve ir. Em um estudo de 2006, foi descoberto que uma região do hipocampo de motoristas de táxi de Londres era a maior do que de motoristas comuns (1). Esta região do cérebro está ligada à memória e orientação espacial, porém como o hipocampo é capaz de exercer estas funções sempre intrigou cientistas de todo o mundo.

O Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina deste ano foi concedido aos cientistas que descobriram as células que constituem um sistema de posicionamento no cérebro e como elas funcionam. É o mesmo que dizer que nosso cérebro possui um GPS dentro dele!O prêmio foi divido entre o pesquisador britânico-americano John O’Keefe e o casal de pesquisadores dinamarqueses May-Britt Moser e Edvard Moser. Os trabalhos premiados datam de 4 décadas atrás e eles se complementam ao longo do tempo (2).

Os primeiros passos desta descoberta começaram em 1971, quando John O’Keefe descobriu que alguns neurônios no cérebro (batizados de células de localização) eram ativados quando o rato explorava locais específicos no ambiente e outros neurônios eram ativados em locais diferentes. O cientista propôs que estes neurônios construíam um mapa do ambiente dentro de uma área do cérebro chamada de hipocampo (3). Inicialmente, outros cientistas refutaram esta ideia, porém pesquisas posteriores mostraram que esta informação estava correta, tanto para roedores quando para humanos.

Já em 2005, o casal de cientistas May-Britt e Edvard Moser descobriu que neurônios de uma região cerebral chamada córtex entorrinal (batizados de células de grade) apresentavam um padrão de ativação muito peculiar quando os animais exploravam locais específicos (4). Estes neurônios são ativados em vários pontos do ambiente e estes pontos quando ligados formam uma grade hexagonal, como os favos de mel das abelhas, que orientam o animal no ambiente. Algumas destas grades hexagonais formadas pelas células de grade representam de centímetros à metros, cobrindo de pequenos à grandes espaços no ambiente (Figura 1).

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Figura 1. Animais explorando o ambiente. As células de localização no hipocampo se ativam em lugares específicos (Amarelo). As células de grade no córtex entorrinal formam uma rede hexagonal que localizam o indivíduo no ambiente (Azul). Ilustração original por Mattias Karlen.

As células de grade no córtex entorrinal se comunicam com as células de localização no hipocampo e compõe uma rede de neurônios que juntos representam no cérebro um mapa do ambiente e posiciona o indivíduo nele (5). Basicamente, as células de localização constroem o mapa e as células de grade funcionam como uma bússola de navegação, um GPS dentro do cérebro. Outros trabalhos também identificaram estas células no cérebro humano e são fundamentais para entender como processos patológicos interferem na função cerebral.

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Figura 2. O hipocampo e o córtex entorrinal são estruturas cerebrais responsáveis pela memória espacial. As células de localização (hipocampo) constroem o mapa e as células de grade (córtex entorrinal) são a bússola que localiza os indivíduos no espaço. Ilustração original por Mattias Karlen.

As doenças neurológicas, como demência e doença de Alzheimer, são uma causa comum de incapacidade em pessoas idosas, apesar disto, ainda não há uma forma eficiente de prevenir ou curar a maioria destes transtornos. Uma maior compreensão dos mecanismos neurais é fundamental para o desenvolvimento de novas terapias (2). O próprio grupo de O’Keefe já demonstrou que, em modelos da doença de Alzheimer, os animais apresentam uma importante deterioração na região do hipocampo e nas células de localização, o que leva à perda de memória nestes animais (6). Apesar destas descobertas não trazer resultados práticos para o tratamento de Alzheimer, elas ajudam a explicar os primeiros sintomas da doença como a perda de memória e dificuldade de reconhecer os ambientes já familiares.

Referências

1. Maguire EA, Woollett K, Spiers HJ. London taxi drivers and bus drivers: a structural MRI and neuropsychological analysis. Hippocampus. 2006;16(12):1091-101. PubMed PMID: 17024677. Epub 2006/10/07. eng.

2. Kiehn O, Forssberg H. Scientific Background. The Brain’s Navigational Place and Grid Cell System. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2014/. 2014.

3. O’Keefe J, Dostrovsky J. The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat. Brain research. 1971 Nov;34(1):171-5. PubMed PMID: 5124915. Epub 1971/11/01. eng.

4. Hafting T, Fyhn M, Molden S, Moser MB, Moser EI. Microstructure of a spatial map in the entorhinal cortex. Nature. 2005 Aug 11;436(7052):801-6. PubMed PMID: 15965463. Epub 2005/06/21. eng.

5. Hafting T, Fyhn M, Bonnevie T, Moser MB, Moser EI. Hippocampus-independent phase precession in entorhinal grid cells. Nature. 2008 Jun 26;453(7199):1248-52. PubMed PMID: 18480753. Epub 2008/05/16. eng.

6. Cacucci F, Yi M, Wills TJ, Chapman P, O’Keefe J. Place cell firing correlates with memory deficits and amyloid plaque burden in Tg2576 Alzheimer mouse model. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Jun 3;105(22):7863-8. PubMed PMID: 18505838. Pubmed Central PMCID: 2396558. Epub 2008/05/29. eng.

 

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