Introdução às varreduras theta
Quando um animal explora o mundo, neurônios do hipocampo e da corteza entorrinal produzem explosões rápidas e repetitivas de atividade conhecidas como varreduras theta. Nessas sequências, as chamadas células de grade e células de lugar ativam-se em ordem: primeiro registram a posição recém‑passada, depois a posição atual e, por fim, a região que está à frente.
O debate de três décadas
Por mais de 30 anos, neurocientistas questionaram se essas varreduras são meramente um mecanismo de escaneamento passivo do ambiente ou se representam um processo ativo de deliberação e planejamento para movimentos dirigidos a objetivos. David Redish, professor de neurociência na University of Minnesota, descreve essa controvérsia como “algo que as pessoas vêm discutindo há três décadas”.
Novas evidências apontam para funções duais
Três estudos independentes publicados recentemente sugerem que as varreduras theta desempenham ambas as funções, dependendo do contexto. Dois artigos apareceram na Nature Neuroscience e um terceiro, liderado por Edvard Moser (Norwegian University of Science and Technology), foi publicado em Science. Os autores demonstram que o cérebro gera varreduras sistemáticas por padrão para amostrar o ambiente, mas muda para varreduras direcionadas quando o animal persegue uma meta ou foca sua atenção em algo específico.
Como as varreduras foram detectadas
As varreduras ocorrem dentro de ciclos de ondas theta que duram entre 125 e 250 milissegundos. As equipes registraram simultaneamente centenas de neurônios em blocos de 10 milissegundos, permitindo observar a trajetória de cada varredura em detalhe. Como observa Moser, esses padrões são “invisíveis se analisarmos apenas a média dos sinais”.
Direção interna e atenção
Pesquisas anteriores já haviam identificado células seletivas por direção no parasubículo que coordenam as varreduras theta. Essas células geram um sinal interno de direção que oscila cerca de 30 graus para cada lado da orientação real da cabeça do rato, alternando a cada ciclo theta. As células de grade alinham suas varreduras a esse sinal interno, não ao eixo da cabeça.
Quando os ratos navegavam passivamente, as varreduras criavam um padrão de amostragem esquerda‑direita que cobria o espaço à frente do animal – um mecanismo de busca. Moser questionou se esse padrão seria mais flexível.
Experimento “vara de pesca”
Para testar a flexibilidade, Moser e colaboradores mediram a atividade elétrica de centenas de neurônios no córtex entorrinal medial e no parasubículo enquanto ratos buscavam migalhas ou perseguiam um pedaço de alimento suspenso por uma corda. Durante a tarefa de “vara de pesca”, as varreduras esquerda‑direita estreitaram o campo amostrado e apontaram diretamente para o alimento, mesmo que o rato não pudesse alcançá‑lo. Quando o alvo se movia, as varreduras se reorientaram antes que o animal ajustasse sua cabeça, indicando que o sinal neural refletia a atenção direcionada, não apenas a direção da cabeça.
Neil Burgess, da University College London, resumiu: “as varreduras theta vão exatamente onde o rato está pensando em ir”.
Varreduras durante o sono REM
Os mesmos padrões foram observados durante o sono REM, alternando entre amostragem passiva esquerda‑direita e varreduras mais estreitas semelhantes a atenção. Embora seja especulativo, Moser sugeriu que essa dinâmica poderia estar relacionada ao processo de sonhar.
Estudos complementares em labirintos
Em um dos artigos da Nature Neuroscience, Burgess e equipe registraram cerca de cem células de lugar enquanto ratos navegavam por um labirinto “honeycomb” formado por plataformas hexagonais móveis. Mesmo quando algumas plataformas eram elevadas, impedindo o movimento na direção desejada, as varreduras ainda apontavam para a meta, demonstrando que o cérebro simula trajetórias mesmo quando a ação física é impossível.
Outro estudo da mesma revista analisou ratos que forrageavam água aleatoriamente ou aprendiam a localizar três fontes de água cujas posições mudavam a cada sessão. Durante a exploração aleatória, as varreduras alternavam entre esquerda e direita. Na tarefa dirigida, surgiram varreduras intercaladas que apontavam para as metas. Essas varreduras direcionadas foram mais frequentemente reativadas durante sharp‑wave ripples, ondas associadas à consolidação da memória.
Implicações para a compreensão neural
Antonio Fernandez‑Ruiz, co‑autor do estudo, descreve as varreduras theta como “uma forma de antecipar o comportamento simulando uma trajetória potencial”. Essa visão integra os dois papéis históricos – amostragem do ambiente e planejamento orientado – em um modelo unificado.
Conclusão
As evidências recentes apontam para uma função dual das varreduras theta: elas fornecem um mecanismo padrão de exploração passiva, mas rapidamente se transformam em varreduras focadas que refletem a atenção e a intenção de alcançar metas específicas. Essa flexibilidade neural pode ser fundamental para processos cognitivos como tomada de decisão, memória espacial e até mesmo a geração de sonhos durante o sono REM.