O Relógio Escondido do Cérebro: Cientistas Encontram os Neurônios Que Marcam o Tempo Dentro das Nossas Memórias

Toda lembrança tem um endereço duplo. Ela aconteceu em algum lugar — e aconteceu em algum momento, antes disso e depois daquilo. A ciência já sabia, há décadas, como o cérebro registra o “onde”: neurônios especializados do hipocampo e do córtex entorrinal formam um verdadeiro sistema de posicionamento interno, capaz de mapear o espaço ao nosso redor com uma precisão que rendeu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 2014. O “quando”, no entanto, permanecia muito mais nebuloso. Como o cérebro humano organiza a sequência de uma experiência — o que veio primeiro, o que veio depois, o que está prestes a acontecer?

Um estudo publicado em setembro de 2024 na revista Nature trouxe uma resposta direta a essa pergunta. Pesquisadores liderados por Pawel Tacikowski, com participação de Itzhak Fried — neurocirurgião ligado à Faculdade de Medicina da Universidade de Tel Aviv e à UCLA — registraram a atividade elétrica de neurônios individuais no cérebro humano e encontraram algo notável: células do hipocampo e do córtex entorrinal que, à medida que a pessoa é exposta a uma sequência de imagens, passam a codificar a estrutura temporal daquela experiência. Não é apenas um mapa do espaço. É, ao que tudo indica, um mapa do tempo — construído pelo mesmo tipo de arquitetura neural, nas mesmas regiões do cérebro.

Um privilégio raro: escutar um único neurônio humano

Medir a atividade de um neurônio isolado no cérebro humano vivo é algo extremamente incomum. A imensa maioria do que se sabe sobre codificação neural vem de eletroencefalografia, ressonância magnética funcional ou de estudos em animais — técnicas que, cada uma à sua maneira, enxergam o cérebro em uma resolução muito mais grosseira do que a de uma célula só.

Esse tipo de registro em humanos só é possível em uma circunstância clínica específica: pacientes com epilepsia de difícil controle, que já precisam de acompanhamento intracraniano para que a equipe médica localize com precisão o foco das crises antes de uma eventual cirurgia, recebem eletrodos profundos implantados por razões estritamente terapêuticas. Durante o período em que esses eletrodos já estão posicionados — e apenas com o consentimento dos pacientes — pesquisadores conseguem, paralelamente ao cuidado clínico, captar a atividade elétrica de microfios acoplados aos eletrodos, o que permite isolar o disparo de neurônios individuais. É uma janela metodológica rara, que não existiria sem esse contexto hospitalar específico — mas o objeto de investigação do estudo não é a epilepsia em si, e sim o funcionamento básico da memória e da cognição temporal, algo válido para qualquer cérebro humano.

No estudo em questão, 17 pacientes participaram ao longo de 21 sessões de gravação, permitindo aos pesquisadores registrar a atividade de 1.456 neurônios em regiões do lobo temporal medial, incluindo hipocampo e córtex entorrinal.

O experimento: uma sequência escondida em 120 imagens

O desenho experimental foi pensado para revelar se o cérebro aprende a estrutura temporal de uma experiência mesmo sem que ninguém peça isso explicitamente. Ao longo de cerca de 40 minutos, os participantes viram 120 imagens diferentes, organizadas em três fases.

Na primeira fase, as imagens apareciam em ordem pseudoaleatória. Na segunda, a mesma coleção de imagens passou a ser exibida seguindo uma estrutura oculta em forma de “grafo em pirâmide” — ou seja, cada imagem estava ligada a outras de maneira sistemática, formando uma rede de transições previsíveis, embora nenhuma instrução explícita sobre essa estrutura fosse dada aos participantes. Na terceira fase, a sequência voltava a ser pseudoaleatória, permitindo aos pesquisadores comparar a atividade neural antes e depois da exposição ao padrão.

Enquanto isso, os participantes realizavam tarefas comportamentais que nada tinham a ver com a sequência das imagens — como identificar o gênero da pessoa mostrada, reconhecer se a imagem era espelhada ou distinguir rostos humanos de objetos. A estrutura temporal escondida nunca era o foco da atenção consciente. E, ainda assim, o cérebro parece tê-la registrado.

O que os neurônios “aprenderam” sozinhos

Ao comparar a atividade neural nas diferentes fases, os pesquisadores encontraram um padrão consistente: neurônios do hipocampo e do córtex entorrinal modificaram gradualmente sua forma de disparar à medida que os participantes eram expostos à sequência estruturada. Especificamente, essas células passaram a responder de maneira mais forte a estímulos diretamente conectados na estrutura oculta — e, ao mesmo tempo, reduziram sua seletividade para a imagem individual que originalmente preferiam disparar.

Em outras palavras: em vez de continuar “gritando” apenas para uma imagem específica, cada neurônio passou a refletir também a posição daquela imagem dentro da rede de relações temporais — quem vinha antes, quem vinha depois, o que era provável aparecer a seguir. No nível da população de neurônios, essa mudança permitiu reconstruir a própria estrutura em pirâmide usada no experimento, como se o conjunto de células, tomado em conjunto, desenhasse um mapa daquela sequência de experiências.

Os autores descrevem esse tipo de codificação como uma representação preditiva — mais próxima de um modelo que antecipa possíveis próximos passos do que de um simples registro de “distância” entre eventos no tempo. É um mecanismo que não apenas guarda o que já aconteceu, mas parece calcular o que tende a acontecer a seguir, com base no padrão aprendido.

Ecos durante o repouso: uma repetição acelerada da experiência

Um dos achados mais intrigantes do estudo diz respeito ao que acontecia depois da tarefa, quando os participantes simplesmente descansavam. Os pesquisadores observaram que os padrões de disparo aprendidos durante a exposição à sequência estruturada reapareciam espontaneamente durante períodos de repouso — como uma espécie de “replay” da experiência, comprimido no tempo, alinhado à ordem originalmente aprendida.

Esse fenômeno de replay já era conhecido em estudos com animais, especialmente em contextos de navegação espacial: ratos que percorrem um labirinto exibem, durante o sono ou o repouso, sequências de disparo neural que reproduzem — de forma acelerada — o trajeto percorrido horas antes, um mecanismo associado à consolidação da memória. Encontrar uma dinâmica equivalente ligada não ao espaço, mas à estrutura temporal de uma sequência de imagens, é uma peça importante de evidência de que os dois domínios — espaço e tempo — podem ser processados por circuitos e princípios computacionais muito semelhantes no cérebro humano.

Da célula de lugar à célula de tempo

Para entender por que esse achado importa, vale relembrar o que já se sabia. Em 1971, o neurocientista britânico John O’Keefe identificou, no hipocampo de ratos, neurônios que disparam seletivamente quando o animal ocupa uma posição específica no espaço — as chamadas “células de lugar” (place cells). Décadas depois, em 2005, o casal de pesquisadores norueguês May-Britt Moser e Edvard Moser descreveu, no córtex entorrinal, as “células de grade” (grid cells), que organizam o espaço em um padrão geométrico regular, funcionando como um sistema de coordenadas. Juntas, essas descobertas revelaram algo próximo de um GPS biológico, embutido no cérebro — um sistema de posicionamento interno tão fundamental para a neurociência que rendeu aos três pesquisadores o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2014, “pela descoberta de células que constituem um sistema de posicionamento no cérebro”, segundo o comunicado oficial da Academia Sueca.

O que o estudo de Tacikowski, Fried e colegas sugere é que essas mesmas regiões do cérebro — hipocampo e córtex entorrinal — não organizam apenas o “onde”. Elas parecem usar uma lógica computacional análoga para organizar o “quando”, integrando informações de identidade (“o quê”) e de tempo (“quando”) em uma única representação. Como os próprios autores colocam, o achado indica que o cérebro pode empregar “mecanismos análogos para representar tipos de informação aparentemente muito diferentes: relações no espaço e no tempo”. Não se trata de um mapa espacial reaproveitado por acaso — trata-se de um princípio organizador que parece atravessar diferentes dimensões da experiência.

Por que isso importa para entender a memória

A relevância desse achado vai além da curiosidade neurocientífica. A memória episódica — a capacidade de lembrar não apenas fatos isolados, mas eventos vividos, com sua ordem, seu contexto e sua narrativa — depende essencialmente de sabermos situar acontecimentos no tempo. Lembrar que um telefonema veio antes de uma notícia, ou que um encontro aconteceu depois de outro, é tão constitutivo da memória quanto lembrar onde essas coisas aconteceram.

Como resumiu Itzhak Fried, autor sênior do estudo, “reconhecer padrões a partir de experiências ao longo do tempo é crucial para que o cérebro humano forme memórias, preveja possíveis resultados futuros e guie comportamentos”. A descoberta de neurônios que constroem, de forma espontânea e não supervisionada, uma representação da estrutura temporal de uma experiência ajuda a preencher uma lacuna que persistia desde a descrição das células de lugar: como, exatamente, o cérebro tece o fio do tempo dentro da tapeçaria da memória.

O que fica dessa descoberta

Nenhum estudo isolado fecha uma pergunta tão ampla quanto “como o cérebro representa o tempo”. Mas este trabalho oferece uma peça concreta e bem documentada de um quebra-cabeça que a neurociência vem montando havia mais de cinquenta anos — desde a descrição original das células de lugar até o reconhecimento, agora, de que regiões do lobo temporal medial parecem lidar com espaço e tempo por meio de uma gramática neural compartilhada.

Fica também uma lição mais ampla sobre como a mente humana processa experiência: aprendemos estruturas ocultas — sequências, padrões, relações — mesmo quando não estamos tentando, e mesmo quando a tarefa em curso não tem nada a ver com esse aprendizado. O cérebro, ao que parece, está sempre construindo mapas — não apenas do mundo ao nosso redor, mas da própria passagem do tempo dentro de cada experiência que vivemos.

Fontes citadas neste artigo: