O cérebro humano opera de maneira subconsciente, construindo um complexo sistema de representação que nos permite não apenas nos localizarmos no espaço, mas também conectarmos eventos atuais a memórias passadas. Detalhes como a disposição de móveis, a presença de janelas e portas, ou a organização de livros numa estante são instantaneamente captados e processados pela nossa mente.
Ao nos movermos por um ambiente, como atravessar um corredor, uma intrincada rede neural, tecida pela atividade elétrica de neurónios, emerge em nossa consciência. Este mapa interno nos auxilia a perceber alterações na textura das paredes, identificar sinais que indicam nossa localização e reconhecer que a passagem por uma porta nos reconduz ao mesmo espaço, mas pelo lado oposto, revelando a natureza circular do corredor. O cérebro completa um ciclo, unindo as representações mentais do início e do fim do percurso.
Uma investigação recente, publicada na revista Neuron, demonstrou de forma inédita que a informação ambiental é organizada geometricamente no cérebro. Ao analisar a atividade de centenas de neurónios no hipocampo, uma área vital para a memória e a navegação, cientistas observaram que, no caso de uma sala e um corredor, essa representação assume a forma de anéis tridimensionais. Cada vez que um rato se move por um labirinto, seus neurónios disparam numa trajetória que completa um círculo num espaço abstrato, formando um anel que encapsula toda a experiência da jornada.
Nem todos os neurónios contribuem igualmente. Alguns registam informações sensoriais específicas, como a textura do chão ou a presença de uma recompensa. Outros, contudo, utilizam informações externas ao labirinto para organizar a representação, baseando-se em sinais do ambiente mais amplo, como a localização relativa a uma sala ou a posição de um objeto de referência, para manter uma orientação estável. Essas distintas populações neuronais formam anéis paralelos no espaço de atividade neuronal, cada um com funções específicas.
Em condições normais, esses neurónios trabalham em coordenação para proporcionar estabilidade à experiência. No entanto, em situações de desorientação, como ser girado ou ter os olhos vendados, outros mecanismos entram em ação. Nesses casos, uma das representações permanece fixa, atuando como uma bússola interna e auxiliando na manutenção da perceção ambiental, enquanto outros neurónios se reorientam para representar a mudança.
A descoberta de que o cérebro codifica a sua estrutura com formas geométricas precisas abre novas perspetivas para a compreensão de como pensamos, recordamos e nos orientamos no mundo. O estudo da geometria e topologia da atividade cerebral é um campo emergente que conjuga matemática e ciência de dados com as mais avançadas ferramentas de bioengenharia aplicadas ao estudo do cérebro. Atualmente, é possível identificar subtipos neuronais com base no seu perfil genético e modificá-los para expressar proteínas fluorescentes que permitem visualizar e controlar a sua atividade em tempo real.
Estas abordagens aprofundam significativamente a compreensão de como o cérebro constrói os seus mapas internos. Cada descoberta não só auxilia na decifração das bases biológicas da memória e orientação, mas também pavimenta o caminho para novas aplicações em neurotecnologia, inteligência artificial e, futuramente, no tratamento de distúrbios neurológicos onde estes mapas se deterioram, como a doença de Alzheimer.
A inteligência artificial, em particular, tem um papel crucial na análise de grandes volumes de dados cerebrais, identificando padrões subtis que podem escapar à observação humana, acelerando a pesquisa e revelando insights valiosos sobre as complexas conexões neurais.