O prémio Nobel para Fisiologia ou Medicina de 2014 foi repartido, tendo sido atribuída uma parte a John O’Keefe, e a outra parte a May-Britt Moser e a Edvard I. Moser, conjuntamente, “pela sua descoberta de células que constituem o sistema de posicionamento no cérebro”.
Como sabemos onde estamos? Como conseguimos nós descobrir o caminho para um determinado local? E como conseguimos nós armazenar tal informação de forma a que possamos identificar imediatamente o percurso quando traçamos uma segunda vez o mesmo trajecto? Os laureados do Prémio Nobel deste ano descobriram um sistema de posicionamento, um “GPS interno” no cérebro que torna possível a nossa orientação no espaço, demonstrando uma base celular para função cognitiva elevada.
Em 1971, John O’Keefe descobriu o primeiro componente do seu sistema de posicionamento. Ele descobriu que um tipo de neurónio do hipocampo está sempre ativo quando um rato estava num determinado local de um compartimento. Outros neurónios encontravam-se ativos quando o rato se encontrava noutros locais. O’Keefe concluiu que estas células – “place cells” – formavam um mapa do compartimento.
Em 2005, May-Britt e Edvard Moser descobriram outro componente-chave do sistema de posicionamento. Eles identificaram um outro tipo de células do hipocampo, as quais eles denominaram de “grid cells”, que geravam um sistema de coordenadas e permitiam o posicionamento e o cálculo do melhor trajeto de forma precisa. A sua subsequente investigação mostrou como as place cells e as grid cells tornam possível a determinação da posição actual e a navegação.
As descobertas de John O’Keefe, May-Britt Moser e Edvard Moser solucionaram um dos problemas questionados pelos filósofos e pelos cientistas – como é que o cérebro cria o mapa do espaço que os rodeia e como conseguimos nós navegar por entre ambientes complexos?
A noção de espaço e a capacidade de navegação são fundamentais para a nossa existência. A sensação de espaço dá-nos a percepção da nossa posição no ambiente em que nos encontramos. Quando percorremos um caminho, recorremos à sensação de distância, que é obtida pelo movimento e pelo conhecimento de posições anteriores.
John O’Keefe e a localização no espaço
John O’Keefe sempre foi fascinado pelo problema de como o cérebro controla o nosso comportamento e decidiu, nos finais dos anos 60, abordar esta temática com métodos neurofisiológicos. Ao gravar sinais de neurónios do hipocampo, em ratos em movimento livre num compartimento, O’Keefe descobriu que certos neurónios eram activados quando o animal assumia um local particular do ambiente em que se encontrava (Fig. 1). Ele demonstrou que estas place cells não estavam meramente a registar informação sensorial visual, mas que estavam a construir um mapa interior do ambiente. O’Keefe concluiu que o hipocampo gera inúmeros mapas, representados pela acção colectiva das place cells que são activadas em diferentes ambientes. Assim, a memória de um ambiente pode ser armazenada como uma combinação específica de actividades de place cells, no hipocampo.
May-Britt e Edvard Moser encontram as coordenadas
May-Britt e Edvard Moser estavam a mapear as conecções ao hipocampo em ratos em movimento ao longo de um dado ambiente quando descobriram um padrão de actividades numa região próxima do cérebro, denominada por córtex entorrinal. Nesta região, certas células eram activadas quando o rato passava por múltiplos locais arranjados de forma hexagonal (Fig. 2). Cada uma destas células era activada num padrão especial único e, colectivamente, estas grid cells constituíam um sistema de coordenadas que permitia a navegação espacial. Juntamente com outras células do córtex entorrinal que reconhecem a direcção da cabeça e as margens do ambiente, estas formam circuitos com as place cells no hipocampo. Estes circuitos constituem um sistema de posicionamento compreensivo, um GPS interno, no cérebro (Fig. 3).
Um lugar para mapas no cérebro humano
Estudos recentes com técnicas de imagiologia do cérebro, assim como estudos de pacientes durante neurocirurgias, proporcionaram evidências que também existem place cells e grid cells em humanos. Em pacientes com doença de Alzheimer, o hipocampo e o córtex entorrinal são frequentemente afectados num estado inicial da doença, e estes doentes costumam perder-se e falham a reconhecer o ambiente em que se encontram. O conhecimento acerca do sistema de posicionamento pode, por isso, ajudar-nos a compreender o mecanismo subjacente à devastadora perda de memória espacial que afecta as pessoas que sofrem desta doença.
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John O’Keefe nasceu em 1939 na cidade de Nova Iorque, EUA, e é portador tanto de cidadania Americana como Britânica. Recebeu o grau de Doutorado em Psicologia Fisiológica da Universidade McGill, Canadá, em 1967. Depois disso, mudou-se para Inglaterra para treino pós-doutoral no University College London (UCL). Foi indicado como professor de Neurociências Cognitivas em 1987. John O’Keefe é agora director do Sainsbury Wellcome Centre in Neural Circuits and Behaviour da UCL.
May-Britt Moser nasceu em Fosnavåg, Noruega, em 1963 e é cidadã Norueguesa. Estudou psicologia na Universidade de Oslo juntamente com o seu futuro marido e co-Laureado Edvard Moser. Recebeu o grau de Doutorada em Neurofisiologia, em 1995. Ela foi aluna pós-doutoral na Universidade de Edimburgo e, subsequentemente, cientista visitante da UCL antes de se mudar para a Universidade Norueguesa da Ciência e Tecnologia em Trondheim, em 1996. Foi indicada como professora de Neurociências em 2000 e é, actualmente, directora do Centre for Neural Computation, em Trondheim.
Edvard I. Moser nasceu em 1962 em Ålesund, Noruega, e é cidadão Norueguês. Obteve o seu Doutoramento em neurofisiologia na Universidade de Oslo em 1995. Foi aluno pós-doutoral, juntamente com sua mulher e co-Laureada May-Britt Moser, na Universidade de Edimburgo e posteriormente, cientista visitante no laboratório de John O’Keefe, em Londres. Em 1996, eles mudaram-se para a Universidade Norueguesa da Ciência e Tecnologia em Trondheim, onde Edvard Moser se tornou professor, em 1998. Actualmente, é director do Kavli Institute for Systems Neuroscience, em Trondheim.
Fonte: Nobelprize.org