As crianças pequenas às vezes acreditam que a lua as está seguindo ou que podem estender a mão e tocá-la. Parece estar muito mais perto do que é proporcional à sua verdadeira distância. À medida que avançamos em nossas vidas diárias, tendemos a pensar que navegamos no espaço de maneira linear. Mas os cientistas descobriram que o tempo gasto explorando um ambiente faz com que as representações neurais cresçam de maneiras surpreendentes.
Distúrbios neurocognitivos
Os pesquisadores também descobriram que o tamanho desse espaço cresce com o tempo gasto em um lugar. Esta descoberta fornece métodos valiosos para analisar dados sobre distúrbios neurocognitivos envolvendo aprendizagem e memória, como a doença de Alzheimer.
“Nosso estudo demonstra que o cérebro nem sempre age de maneira linear. Em vez disso, as redes neurais funcionam ao longo de uma curva em expansão, que pode ser analisada e compreendida usando geometria hiperbólica e teoria da informação”, diz a professora Tatyana Sharpee, detentora do Edwin K. Hunter Chair, que liderou o estudo.
“É emocionante ver que as respostas neurais nessa área do cérebro formaram um mapa que se expandiu com a experiência baseada na quantidade de tempo dedicado a um determinado local. O efeito se manteve até mesmo para desvios minúsculos no tempo quando o animal correu mais devagar ou mais rápido através do meio ambiente”.
O laboratório de Sharpee usa abordagens computacionais avançadas para entender melhor como o cérebro funciona. Recentemente, eles foram pioneiros no uso da geometria hiperbólica para entender melhor os sinais biológicos, como moléculas de cheiro, bem como a percepção do cheiro.
Representações neurais
No estudo atual, os cientistas descobriram que a geometria hiperbólica também orienta as respostas neurais. Mapas hiperbólicos de moléculas e eventos sensoriais são percebidos com mapas neurais hiperbólicos. As representações espaciais se expandiram dinamicamente em correlação com a quantidade de tempo que o rato passou explorando cada ambiente.
E, quando um rato se movia mais lentamente por um ambiente, ganhava mais informações sobre o espaço, o que fazia com que as representações neurais crescessem ainda mais.
Nova perspectiva
“As descobertas fornecem uma nova perspectiva sobre como as representações neurais podem ser alteradas com a experiência”, diz Huanqiu Zhang, estudante de pós-graduação no laboratório de Sharpee. “Os princípios geométricos identificados em nosso estudo também podem orientar esforços futuros na compreensão da atividade neural em vários sistemas cerebrais”.
“Você pensaria que a geometria hiperbólica só se aplica a uma escala cósmica, mas isso não é verdade”, diz Sharpee. “Nossos cérebros funcionam muito mais devagar do que a velocidade da luz, o que pode ser uma razão para que os efeitos hiperbólicos sejam observados em espaços apreensíveis em vez de astronômicos. Em seguida, gostaríamos de aprender mais sobre como essas representações hiperbólicas dinâmicas no cérebro crescem, interagem , e se comunicar uns com os outros”.
