Neurobiologistas da Ludwig Maximilian University of Munich apresentam uma nova teoria para a origem das células da grade necessárias para a orientação espacial no cérebro dos mamíferos. que atribui um papel vital ao sincronismo dos trens de sinais que recebem dos neurônios chamados células locais.

Células nervosas no cérebro conhecidas como células de lugar e células de grade, respectivamente, desempenham um papel crucial na navegação espacial em mamíferos. As células individuais no hipocampo respondem a apenas alguns locais espaciais. As células da grade no complexo entorrinal, por outro lado, fogo em várias posições no ambiente, de modo que conjuntos específicos são ativados consecutivamente à medida que um animal atravessa seu habitat. Esses padrões de ativação dão origem a um mapa virtual, composto de um arranjo hexagonal de células de grade que refletem as distâncias relativas entre pontos de referência específicos no mundo real. O cérebro é, portanto, capaz de construir um mapa virtual que codifica sua própria posição no espaço.

O Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia 2015 foi para os descobridores deste sistema, que tem sido referido como o GPS do cérebro. Contudo, a relação de desenvolvimento entre células de lugar e células de grade, bem como o mecanismo de origem das células da grade e sua disposição em redes hexagonais permanecem obscuros. Agora, os neurobiólogos da LMU, Professor Christian Leibold, e seu colega de trabalho Mauro Miguel Monsalve Mercado propuseram um novo modelo teórico, que pela primeira vez fornece um modelo plausível com base em processos biológicos conhecidos. O modelo implica que o desenvolvimento de células de grade e seus campos de resposta dependem da entrada sináptica das células locais. As novas descobertas são descritas no jornal Cartas de revisão física .

Os autores do novo artigo atribuem um papel central em seu modelo às correlações no tempo das sequências de resposta neuronal geradas por diferentes células locais. Os membros desses grupos tornam-se ativos quando o animal atinge certos locais no espaço, e eles transmitem impulsos nervosos em sequências temporais precisamente coordenadas, que seguem padrões rítmicos particulares, e, assim, codificar distâncias espaciais relativas. Leibold e Monsalve Mercado usaram uma regra de aprendizagem neuronal clássica, conhecido como regra de Hebb, para analisar as correlações temporais entre os padrões de disparo das células de lugar e a organização das células da grade. A regra de Hebb afirma que a ativação repetida de dois neurônios funcionalmente acoplados em rápida sucessão aumenta progressivamente a eficiência da transmissão sináptica entre eles. Ao aplicar este conceito de plasticidade sináptica dependente de atividade aos padrões de disparo temporais correlacionados de células locais, os autores podem explicar a formação das disposições hexagonais das células da grade observadas em mamíferos de navegação livre.

"Os modelos até agora propostos para explicar o desenvolvimento de células de grade com base na entrada de células locais eram inespecíficos sobre os precisos subjacentes aos mecanismos biológicos. pela primeira vez, foi capaz de construir um modelo coerente para a origem das células da grade que faz uso de mecanismos biológicos conhecidos, "diz Christian Leibold. O novo modelo implica que as células da grade são geradas por um processo de aprendizagem neuronal. Este processo explora a plasticidade sináptica para transformar a sinalização coordenada temporal entre células locais nos padrões hexagonais das respostas das células da grade observadas no complexo entorrinal. O modelo portanto, prevê que as células da grade devem primeiro surgir nas camadas profundas do córtex entorrinal.