Em 2014, o Comitê Nobel anunciou um dos prêmios de Fisiologia ou Medicina mais intuitivamente fascinantes das últimas décadas. John O’Keefe, da University College London, dividiu o prêmio com o casal norueguês May-Britt Moser e Edvard Moser, ambos ligados à Norwegian University of Science and Technology (NTNU), em Trondheim — ele ao Kavli Institute for Systems Neuroscience, ela ao Centre for Neural Computation da mesma universidade. O motivo: a descoberta de um “sistema de posicionamento” no cérebro — descrito pelo próprio comunicado do Nobel como um “inner GPS”, um GPS interno. O’Keefe havia identificado, em 1971, as células de lugar no hipocampo, neurônios que disparam quando um animal ocupa uma posição específica do ambiente. Décadas depois, em 2005, os Moser encontraram no córtex entorrinal — região vizinha ao hipocampo — as células de grade: neurônios cujo padrão de disparo forma uma malha hexagonal regular conforme o animal se move pelo espaço, como se o cérebro sobrepusesse ao ambiente um papel milimetrado de coordenadas.
Essa é a parte da história que já se tornou conhecimento popular: o cérebro tem um sistema dedicado a saber “onde eu estou” e “para onde estou indo”. O que a pesquisa mais recente em neurociência cognitiva vem mostrando, porém, é bem menos conhecida e bem mais surpreendente. Dois estudos publicados na revista Nature Communications, um em 2023 e outro em 2024, usaram ressonância magnética funcional para demonstrar que esse mesmo tipo de código neural — a assinatura de disparo em grade que orienta a navegação física — é recrutado pelo cérebro humano para tarefas que não têm nada a ver com se locomover fisicamente: buscar conceitos na memória e avaliar prospectivamente o valor de opções antes de tomar uma decisão.
Não se trata de metáfora literária. É a mesma classe de padrão neural, mensurada com as mesmas técnicas de análise usadas para identificar células de grade durante navegação espacial, encontrada operando sobre espaços inteiramente abstratos — um espaço de características conceituais, um espaço de valores subjetivos. O sistema que evoluiu, aparentemente, para não nos perdermos no mundo físico parece ter sido reaproveitado pelo cérebro para não nos perdermos também dentro da própria mente.
O que são células de grade, e por que o Nobel de 2014 foi um marco
As células de grade, descritas por May-Britt Moser e Edvard Moser em 2005 a partir de registros eletrofisiológicos em ratos, concentram-se no córtex entorrinal medial, região do lobo temporal que serve como porta de entrada e saída de informação para o hipocampo. O que as torna notáveis é o padrão geométrico do disparo: cada célula não dispara em um único ponto do espaço, como fazem as células de lugar hipocampais, mas em múltiplos pontos organizados em malha triangular repetida — se você marcasse no chão de uma sala todos os locais em que uma dada célula dispara, o resultado seria uma trama de triângulos equiláteros cobrindo o ambiente, algo próximo de um sistema de coordenadas geométrico interno.
O Comitê Nobel reconheceu, com o prêmio de 2014, que células de lugar e células de grade trabalham em conjunto como um sistema de posicionamento cognitivo: enquanto as células de lugar dizem “você está aqui”, as células de grade fornecem a métrica — a régua e o compasso — que permite calcular distâncias, direções e trajetórias entre pontos. Esse sistema é o que possibilita, por exemplo, que um animal (ou uma pessoa) calcule um atalho até um lugar familiar sem nunca ter percorrido aquele caminho específico antes.
Por mais de uma década após o Nobel, a pesquisa sobre células de grade permaneceu ancorada ao domínio espacial — animais em labirintos, humanos navegando ambientes virtuais. A pergunta que só ganhou respostas empíricas robustas recentemente foi: esse mecanismo de codificação tipo grade é exclusivo do espaço físico, ou é um princípio computacional mais geral, usado sempre que o cérebro precisa organizar qualquer espaço estruturado por dimensões — inclusive espaços puramente conceituais?
O estudo de Trento: buscar um conceito na memória é como navegar até um objetivo
A resposta começou a se desenhar com um estudo conduzido por Simone Viganò, Rena Bayramova, Christian F. Doeller e Roberto Bottini, publicado na Nature Communications em 8 de dezembro de 2023 sob o título “Mental search of concepts is supported by egocentric vector representations and restructured grid maps” (volume 14, artigo 8132). A pesquisa, com participação do Centro Interdipartimentale Mente/Cervello (CIMeC) da Universidade de Trento, na Itália, testou uma hipótese direta: se o cérebro usa um sistema de coordenadas do tipo grade para navegar pelo espaço físico, será que ele usa um sistema equivalente para “navegar” mentalmente até um conceito guardado na memória?
Para evitar contaminação por associações espaciais reais, os pesquisadores treinaram 40 voluntários, ao longo de dois dias, a produzir duas “moléculas” fictícias — batizadas de Megamind e Megabody — ajustando características contínuas dispostas como um espaço bidimensional abstrato (o comprimento de diferentes ligações da molécula). Esse espaço, sem correspondência com posições físicas reais, funcionou como o equivalente conceitual de um mapa. No terceiro dia, dentro do scanner, os participantes realizaram uma tarefa de recuperação: imaginavam transformações graduais (“morfismos”) dessas moléculas e julgavam se aquela trajetória mental chegaria a uma molécula-alvo específica, mantendo esse objetivo em mente.
Os resultados mostraram dois mecanismos complementares. No córtex parietal, os pesquisadores identificaram representações vetoriais egocêntricas — uma codificação de onde o conceito-alvo está em relação à perspectiva atual do processo de busca, análoga a perceber que um objetivo fica “à frente e à esquerda” na navegação física, mas aplicada a um trajeto mental entre conceitos. No córtex entorrinal posteromedial esquerdo, apareceu um sinal com a assinatura de código tipo grade, mais fraco em regiões do espaço conceitual sem relevância comportamental e mais forte perto das regiões que continham os objetivos da tarefa — um mapa de grade “reestruturado” em função do que era relevante buscar. O mesmo circuito que organiza o espaço físico pareceu se reorganizar ao redor da estrutura de um espaço de conceitos, dando ao cérebro tanto uma bússola relativa (o vetor egocêntrico) quanto um mapa mais estável do terreno conceitual (a grade entorrinal).
O estudo de Leipzig/Hamburgo: decidir entre opções é avaliar um mapa de valor
Poucos meses depois, um segundo estudo ampliou a mesma lógica para um domínio ainda mais central à vida cotidiana: a tomada de decisão. Publicado na Nature Communications em 9 de fevereiro de 2024, com o título “Grid-like entorhinal representation of an abstract value space during prospective decision making” (volume 15, artigo 1198), o trabalho foi assinado por Alexander Nitsch, Mona M. Garvert, Jacob L. S. Bellmund, Nicolas W. Schuck e Christian F. Doeller, com afiliações ao Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences, em Leipzig, e ao Max Planck Institute for Human Development e à Universidade de Hamburgo, ligados ao trabalho de Schuck.
A pergunta aqui era diferente: quando avaliamos opções cujo valor muda ao longo do tempo — o retorno esperado de alternativas de investimento, a atratividade de escolhas que evoluem com o contexto —, o cérebro constrói algum mapa cognitivo desse espaço de valores para prever, prospectivamente, qual opção valerá mais no futuro? Os 46 participantes (idade média de cerca de 28 anos) observaram, no scanner, sequências em que os valores de duas opções variavam continuamente, formando trajetórias dentro de um espaço de valor abstrato bidimensional, e precisavam antecipar qual opção renderia mais pontos em um momento futuro específico.
O achado central foi que o córtex entorrinal exibiu o mesmo tipo de assinatura de disparo em grade associada à navegação espacial — desta vez alinhada ao eixo mais informativo daquele espaço de valor abstrato, não a qualquer direção física real. Em paralelo, uma rede de regiões que inclui o córtex pré-frontal ventromedial — área classicamente associada ao processamento de valor subjetivo em neuroeconomia — rastreava a diferença prospectiva de valor entre as duas opções, ou seja, o quanto uma seria mais vantajosa no ponto futuro relevante para a decisão. Em outras palavras: o córtex entorrinal parece fornecer a estrutura geométrica do espaço de valor, enquanto o pré-frontal ventromedial computa, sobre esse mapa, a comparação concreta que orienta a escolha.
O que os dois estudos, juntos, sugerem sobre como o cérebro pensa
Tomados isoladamente, cada um desses estudos já seria notável. Tomados em conjunto, eles apontam para algo mais amplo do que duas descobertas paralelas: sugerem que o código de disparo em grade não é uma característica exclusiva da navegação física, mas um princípio computacional mais geral, que o cérebro emprega sempre que precisa organizar informação estruturada em dimensões contínuas — seja essa dimensão uma coordenada de latitude e longitude, o comprimento de uma ligação molecular imaginária, ou o valor monetário esperado de uma escolha.
Essa ideia se conecta a uma hipótese que já vinha ganhando força na neurociência cognitiva: a de que o hipocampo e o córtex entorrinal funcionam como um sistema geral de “mapas cognitivos”, capaz de representar não apenas onde as coisas estão no espaço, mas como conceitos, relações sociais e — como esses estudos mostram — valores subjetivos se relacionam entre si dentro de um espaço estruturado. Os dois estudos fornecem evidência direta, com neuroimagem em humanos, de que esse mesmo hardware neural é reciclado para dar suporte a processos que temos o hábito de considerar puramente “mentais”, como lembrar um conceito ou pesar prós e contras de uma decisão.
Vale um esclarecimento para não distorcer a descoberta: nenhum dos dois estudos sugere que o cérebro desenha literalmente mapas visuais de conceitos ou valores, como se houvesse uma imagem interna sendo consultada. O que existe é um padrão de disparo neural com propriedades geométricas mensuráveis — regularidade hexagonal, modulação por proximidade de um alvo, alinhamento a eixos relevantes —, detectado por técnicas estatísticas de análise de fMRI (adaptação neural e decodificação multivariada de padrões) já validadas para identificar esse código durante navegação espacial real. A metáfora do “GPS mental” ajuda a comunicar a ideia, mas a descoberta é sobre um mecanismo neural específico, não sobre uma representação pictórica do espaço.
O que ainda não sabemos
Ambos os estudos são correlacionais na essência: identificam onde e como um sinal do tipo grade aparece durante tarefas cognitivas abstratas, mas não demonstram, por manipulação causal direta (lesão ou estimulação), que esse sinal seja necessário para a busca de conceitos ou para a decisão baseada em valor. Também não está estabelecido até que ponto esse reaproveitamento neural se generaliza a espaços com mais de duas dimensões, a domínios sociais ou emocionais, ou ao cotidiano fora do ambiente controlado de um experimento de laboratório.
Outra pergunta em aberto é sobre a origem desse compartilhamento: reflete um mecanismo evolutivamente antigo, originado para navegação espacial e depois “emprestado” ao pensamento abstrato, ou um princípio computacional mais fundamental do córtex entorrinal — organizar qualquer variável contínua em coordenadas relacionais — que se manifesta na navegação apenas por ter sido historicamente a primeira aplicação desse princípio? Essa discussão segue aberta na literatura, não resolvida. Por fim, ambos os estudos usaram fMRI, técnica com excelente resolução espacial mas resolução temporal limitada; a caracterização mais fina desse código, célula a célula, ainda depende de eletrofisiologia invasiva, viável sobretudo em animais ou em raros contextos clínicos humanos.
O que fica estabelecido, com razoável solidez, é que o sistema entorrinal-hipocampal descrito pelo Nobel de 2014 não é apenas o “GPS” do corpo no mundo. Ele parece ser também, em algum grau ainda sendo mapeado pela ciência, a infraestrutura neural que usamos para nos orientar dentro dos próprios pensamentos — para buscar uma lembrança, comparar duas opções, e decidir para onde ir a seguir, tanto no espaço quanto na mente.
Fontes citadas neste artigo:
- Viganò, S., Bayramova, R., Doeller, C. F., & Bottini, R. (2023). Mental search of concepts is supported by egocentric vector representations and restructured grid maps. Nature Communications, 14, 8132.
- Nitsch, A., Garvert, M. M., Bellmund, J. L. S., Schuck, N. W., & Doeller, C. F. (2024). Grid-like entorhinal representation of an abstract value space during prospective decision making. Nature Communications, 15, 1198.
- The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2014 — Press release (John O’Keefe, May-Britt Moser, Edvard I. Moser)
- How our brain evaluates options for decision making — Max Planck Society, notícia sobre Nitsch et al. (2024)
- Mental search of concepts is supported by egocentric vector representations and restructured grid maps — PMC (versão de acesso aberto)