- Pesquisadores do MIT testaram a teoria da “computação espacial”, que sustenta que o cérebro organiza grupos de neurônios no córtex pré-frontal usando ondas alpha e beta para executar tarefas cognitivas.
- Em animais, as ondas alpha/beta carregam os controles e as regras da tarefa, enquanto a atividade de disparo dos neurônios representa as informações sensoriais.
- Quando a tarefa fica mais difícil, a potência das ondas aumenta, fortalecendo o papel das regras na execução das atividades.
- Regiões com maior potência de alpha/beta mostram padrões espaciais e, nesses pontos, a informação sensorial representada por disparos diminui; onde a potência é mais fraca, o spiking aumenta.
- Os resultados são compatíveis com estudos em humanos que usam EEG/MEG, sugerindo convergência entre espécies, embora mais evidências sejam necessárias; estudo financiado pela Office of Naval Research e outras instituições.
A pesquisa do MIT sugere que o cérebro organiza pensamentos de forma flexível por meio de “computação espacial”. A teoria afirma que o cérebro forma e gerencia, de modo ad hoc, grupos de neurônios para tarefas cognitivas, aplicando ondas cerebrais a áreas do córtex pré-frontal.
Os autores testaram a teoria em animais, avaliando se cinco previsões sobre atividade neural e padrões de ondas se confirmam durante tarefas de memória de trabalho e categorização. A equipe utilizou quatro eletrodos implantados para medir sinais locais.
A ideia central é que o cérebro recruta “forças-tarefas” de neurônios utilizando ondas alfa e beta (aproximadamente 10-30 Hz) para aplicar sinais de controle a patches físicos do córtex pré-frontal. Assim, não é necessário reconfigurar circuitos físicos a cada tarefa.
Segundo Miller, professor do MIT, as ondas funcionam como modelos que ditam quando e onde grupos de neurônios podem processar informações sensoriais. Dessa forma, as regras da tarefa ficam codificadas na dinâmica dessas ondas.
Em testes, a líder de autorias Zhen Chen e a equipe observaram se as previsões estavam presentes nas leituras de atividade neural durante as tarefas. Os dados mostraram que spikes neuronais carregam menos a informação sensorial que as ondas, que carregam o controle da tarefa.
Durante a tarefa de categorização, aumentou a dificuldade cognitiva, elevando a potência das ondas alfa/beta. Isso indica que as ondas modulam regras exigidas para a execução da tarefa, conforme a teoria.
Também houve confirmação de organização espacial das ondas e de que, onde a potência era alta, o spiking sensorial era suprimido; onde era fraca, o spiking aumentava. Os padrões mostraram áreas com maior ou menor potência ao longo do córtex.
Os resultados apontam ainda que, de acordo com cada rodada de teste, a potência das ondas e seu timing acompanharam o desempenho dos animais. Erros estavam associados a falhas nas regras ou no processamento sensorial, conforme o tipo de erro.
As descobertas em animais complementam estudos em humanos, que indicam que ondas alfa ajudam a inibir áreas irrelevantes sob controle top-down. Miller ressalta que mais evidências são necessárias para consolidar a teoria.
A equipe de pesquisa conta com Zhen Chen, Earl K. Miller, Mikael Lundqvist, Pawel Herman, Scott Brincat, Roman Loonis e Melissa Warden. O estudo recebeu apoio da Office of Naval Research, da Freedom Together Foundation e do Picower Institute.
Os resultados publicados em Current Biology reforçam a ideia de que a computação espacial pode explicar como o cérebro organiza informações de forma rápida e flexível, sem exigir redes neurais estáticas para cada tarefa.
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