Ondulações cerebrais sincronizadas podem unir pensamentos no cérebro

Como o cérebro reúne informações em um único pensamento

Ao reconhecer um rosto conhecido, seu cérebro precisa associá-lo a um nome, a um lugar e, talvez, a uma lembrança.

Essas informações não são necessariamente processadas na mesma região cerebral. Ainda assim, elas se encaixam com tanta fluidez que você as percebe como um único pensamento.

Agora, cientistas podem ter identificado uma das maneiras pelas quais o cérebro realiza essa façanha.

Um novo estudo indica que regiões distantes do cérebro entram brevemente no mesmo ritmo enquanto guardamos e recuperamos informações. Nesses instantes passageiros, suas células se tornam mais propensas a transmitir sinais em conjunto, o que pode permitir a união de partes separadas de um pensamento.

Publicada na Nature Neuroscience, a nova pesquisa foi liderada pelo cientista médico Ilya Verzhbinsky e pelo neurocientista Eric Halgren, da Universidade da Califórnia em San Diego. O trabalho analisou registros cerebrais de 35 pessoas monitoradas devido à epilepsia resistente ao tratamento.

"'Disparar juntas' pode ser a moeda básica do cérebro para conectar informações."

– Cientista médico Ilya Verzhbinsky

Esses pacientes já possuíam eletrodos implantados no cérebro por motivos médicos. Isso ofereceu aos pesquisadores uma rara oportunidade de acompanhar a atividade elétrica de células cerebrais individuais enquanto os participantes realizavam um teste de memória.

Os voluntários viam uma ou três imagens e precisavam mantê-las na memória por alguns segundos. Depois, decidiam se uma nova imagem fazia parte do grupo original.

Oscilações de ondulações sincronizadas podem sustentar a comunicação entre regiões cerebrais distantes durante a memória de trabalho. (Ilya Verzhbinsky, criado com auxílio do Google Gemini)

Ondulações cerebrais sincronizadas e memória de trabalho

Os cientistas se concentraram especialmente em explosões extremamente rápidas de atividade elétrica, chamadas de ondulações.

"Uma ondulação é uma explosão muito breve de oscilações rítmicas na excitabilidade dos neurônios – aproximadamente 90 ciclos por segundo, com duração de apenas cerca de um décimo de segundo", disse Verzhbinsky ao ScienceAlert.

Em termos mais simples, um pequeno grupo de células cerebrais de repente se torna muito ativo e passa a acompanhar o mesmo ritmo acelerado. O evento inteiro termina quase no mesmo instante em que começa.

Ao longo de 43 sessões de registro, os pesquisadores acompanharam a atividade de 1,373 células cerebrais. Eles observaram que as ondulações frequentemente surgiam simultaneamente em duas regiões cerebrais distantes.

Quando isso ocorria, as células dessas regiões tinham cerca de 30 percent mais probabilidade de enviar sinais juntas. Em determinadas etapas da tarefa, o aumento chegou a 49 percent.

Isso pode ajudar a esclarecer como informações armazenadas em diferentes partes do cérebro conseguem se combinar em uma única experiência.

Um rosto pode ser processado em uma área, um nome em outra e o local onde você conheceu aquela pessoa em algum outro ponto. O ritmo compartilhado poderia abrir por pouco tempo uma via de comunicação entre essas áreas, permitindo que atuassem como uma só equipe.

"Isso importa porque 'disparar juntas' pode ser a moeda básica do cérebro para conectar informações", afirmou Verzhbinsky.

Coordenação entre regiões cerebrais distantes

O achado mais surpreendente foi a distância alcançada por essa coordenação. As ondulações compartilhadas conectaram áreas separadas por até 220 milímetros e também apareceram entre os dois hemisférios do cérebro.

Em geral, conexões diretas entre regiões cerebrais se tornam menos frequentes à medida que a distância entre elas aumenta. Se as ondulações dependessem apenas dessa fiação direta, sua coordenação deveria diminuir em distâncias maiores. Mas isso não aconteceu.

Os resultados sugerem que essa coordenação talvez não exija uma única região cerebral atuando como maestro. Em vez disso, o efeito pode se parecer com uma multidão que, aos poucos, começa a bater palmas no mesmo ritmo sem que ninguém a esteja conduzindo.

O ritmo também ganhou destaque quando a tarefa de memória ficou mais difícil. Quando os participantes precisavam lembrar três imagens, em vez de uma, a sinalização coordenada aumentava cerca de 13 percent enquanto eles mantinham as imagens em mente e 19 percent quando tentavam reconhecer uma delas.

As células que enviavam sinais juntas quando uma imagem era vista pela primeira vez também eram mais propensas a repetir esse padrão quando a mesma imagem reaparecia. Os participantes tendiam a reconhecer a imagem mais rapidamente quando isso ocorria.

Pesquisas anteriores já relacionaram ondulações semelhantes à reprodução e ao armazenamento de memórias. Um estudo recente abordado pelo ScienceAlert constatou que até mesmo uma única sessão de exercícios pode alterar ondulações associadas à memória no cérebro humano.

Os novos resultados indicam que esses ritmos breves também podem ajudar o cérebro a manter um pensamento integrado enquanto o usamos ativamente.

Limitações do estudo sobre memória e ondulações

No entanto, o estudo não demonstra que as ondulações causaram o reconhecimento mais rápido. Os pesquisadores observaram os sinais, mas não os ativaram nem desativaram para verificar como a memória mudaria.

Além disso, todos os participantes tinham epilepsia grave, e os eletrodos foram posicionados conforme suas necessidades médicas. Como consequência, apenas áreas selecionadas de seus cérebros puderam ser examinadas. O experimento também avaliou somente um tipo de tarefa de memória.

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Verzhbinsky afirmou que ainda seria cedo considerar esses sinais como um alvo para tratar condições que afetam a memória ou o pensamento. Primeiro, os pesquisadores precisam descobrir se a mesma atividade ocorre em cérebros saudáveis e se interrompê-la altera a memória.

Por enquanto, os resultados apresentam uma possibilidade convincente: um pensamento pode parecer completo porque partes distantes do cérebro encontram brevemente o mesmo compasso.

O estudo foi publicado na Nature Neuroscience.

Este artigo foi checado por Rebecca Dyer e editado por Rebecca Dyer. Embora tenhamos orgulho do nosso processo, somos apenas humanos. Se encontrar algum erro, avise-nos.