Muitas doenças neurodegenerativas, mesmo nos estágios iniciais, estão associadas a desorientação espacial e déficits de memória ambiental, como a doença de Alzheimer. Portanto, é fundamental entender os mecanismos cerebrais envolvidos na navegação humana para compreender e tratar adequadamente essas enfermidades.
Um estudo publicado nesta quarta-feira (27) na revista científica Science Advances pode ajudar a identificar novos biomarcadores para tais distúrbios neurológicos.
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Liderados por Wang Liang, professor pós-doutor do Instituto de Psicologia da Academia Chinesa de Ciências (CAS), pesquisadores chineses relataram que as flutuações rítmicas lentas na atividade cerebral – oscilações theta no córtex pré-frontal medial (mPFC) – circuito do córtex entorinal (CE) – desempenham um papel essencial na habilitação de cálculos espaciais para guiar o comportamento de navegação humano.
De acordo com o Medical Xpress, os cientistas descobriram que as oscilações theta (ondas lentas e periodicamente flutuantes de atividade neuronal) no mPFC e EC exibiam representações em forma de grade que se coordenam entre si e preveem o desempenho de navegação.
Esse estudo apresenta novos insights sobre a assinatura neural do mapa cognitivo e o papel funcional dos códigos de grade durante a navegação humana nos ambientes.
Cérebro cria mapa cognitivo do ambiente usando combinações celulares
Segundo a pesquisa, o cérebro humano cria um mapa cognitivo do ambiente circundante para suportar com eficiência a memória espacial e orientar o comportamento flexível no espaço físico.
As células de localização no hipocampo e as células de grade no CE são os componentes celulares do sistema de neuronavegação. As células de grade foram identificadas no CE humano e no mPFC com um papel crucial no espaço conceitual.
Eles detectaram que os neurônios individuais nunca disparam isolados e não são capazes de regular comportamentos cognitivos complexos, como a navegação espacial. Em vez disso, os neurônios de disparo sincronizado induzem oscilações neurais e formam uma rede funcional.
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Oscilações Theta têm um vínculo essencial com a montagem de células da grade que foi bem estabelecida usando registros de potencial de campo local. Em 2018, outros pesquisadores revelaram representações semelhantes a grades baseadas em theta na CE humana durante a navegação espacial.
No estudo atual, a equipe de Liang registrou a atividade neural de mPFC e CE em pacientes com epilepsia resistente a medicamentos usando eletrodos de profundidade implantados invasivamente no cérebro por neurocirurgiões, enquanto os pacientes desempenhavam uma tarefa de memória de localização de objeto em um ambiente virtual.
Os pacientes foram solicitados a lembrar a localização espacial de oito objetos e foram testados quanto ao desempenho da memória. Eles foram capazes de utilizar informações de feedback para melhorar seu desempenho comportamental.
Assim, os pesquisadores descobriram que as oscilações theta no córtex pré-frontal ventromedial humano, ao invés do córtex frontal orbital ou mPFC dorsal, exibiam uma modulação simétrica rotacional de seis vezes em função da direção do movimento.
“Esse padrão de modulação fornece evidências diretas de que a impressão digital mesoscópica das células da grade ocorre no mPFC humano”, disse Liang.
Além disso, os pesquisadores também descobriram que as orientações da grade pareciam ser consistentes entre o EC e o mPFC, sugerindo que essas regiões coordenavam o processamento de informações para gerar um mapa cognitivo coerente para a codificação e recuperação de memórias espaciais, o que é comprometido em doenças como o Alzheimer.
A sincronização theta foi correlacionada com essa consistência inter-regional de representações de grade e pode prever a precisão do desempenho espacial.
Esse estudo lança luz sobre os mecanismos neurais subjacentes à navegação e memória em humanos, fornecendo novos insights sobre como os circuitos neurais mPFC-EC no nível mesoscópico lidam com as informações da grade, e poderá servir de base para novas pesquisas na campo de doenças degenerativas cerebrais, como o Parkinson e o Alzheimer.
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