O cérebro humano não se desenvolve de maneira uniforme. As áreas dedicadas aos sentidos básicos amadurecem primeiro, enquanto aquelas que sustentam o pensamento abstrato levam décadas para atingir seu pleno potencial. Essas amplas trajetórias de maturação foram estabelecidas para propriedades estruturais (como volume e espessura) de diferentes partes do cérebro, mas mapear os arcos da organização funcional de maneira semelhante tem sido um desafio constante. Em um artigo publicado na Nature, Taylor et al. (2026) fornecem um mapa desse tipo, mostrando como três eixos fundamentais da organização cerebral emergem, amadurecem e declinam ao longo da vida humana.
Para entender o que esses eixos funcionais representam, é útil pensar na camada externa do cérebro, o córtex, não como um mosaico de regiões discretas com limites nítidos, mas como uma paisagem contínua. Padrões de atividade coordenada em todo o córtex podem ser sintetizados em alguns gradientes espaciais dominantes — eixos contínuos que classificam as áreas cerebrais de acordo com a similaridade de sua comunicação entre si. As áreas cerebrais em cada extremidade de um eixo apresentam os padrões de conectividade mais semelhantes, e a extensão do gradiente reflete o grau de dissimilaridade entre as duas extremidades.
O eixo mais proeminente estende-se das regiões que processam diretamente a entrada sensorial até as regiões de “associação”, que integram informações e dão suporte ao pensamento complexo. Dois outros eixos capturam princípios organizacionais adicionais. Um distingue o processamento visual do processamento relacionado ao corpo. O outro separa as áreas envolvidas no controle cognitivo (funções como comportamento direcionado a objetivos e memória de trabalho) daquelas envolvidas na formação de representações internas do mundo exterior e no pensamento autorreferencial. Essa estrutura está alinhada com observações de longa data da anatomia e da arquitetura celular, que sugerem que o córtex é organizado ao longo de eixos que mimetizam hierarquias sensoriais e cognitivas. O processamento da informação visual, desde o registro da entrada sensorial, passando pelo reconhecimento de padrões e objetos, até a memória e a cognição, é um exemplo dessa hierarquia.
Estudos anteriores examinaram como esses gradientes mudam durante a infância e ao longo da idade adulta, mas nenhum acompanhou os três eixos ao longo de toda a vida humana. Taylor et al., (2026) propuseram-se a preencher essa lacuna, aplicando uma estrutura analítica unificada a dados de neuroimagem de cerca de 3.600 pessoas, abrangendo desde recém-nascidos até centenários. Os autores descobriram que cada eixo segue seu próprio arco de desenvolvimento (Fig. 1). O eixo sensorial-associativo e o controle-representação expandem-se durante a infância e a adolescência, atingindo o pico por volta dos 19 anos de idade. Isso é consistente com a maturação prolongada das redes cerebrais envolvidas em processos cognitivos complexos e de ordem superior. O eixo visual-corporal, por outro lado, atinge o pico muito mais cedo, por volta dos cinco anos de idade, e depois se contrai gradualmente. Essa dissociação ecoa um padrão bem conhecido em nível celular. A densidade de sinapses no córtex visual primário atinge o pico na infância, enquanto as sinapses no córtex pré-frontal, uma área de associação responsável pela tomada de decisões e planejamento, não atingem sua densidade máxima até o segundo ano de vida.
Figura 1. Mudanças na organização funcional do cérebro ao longo da vida. a, A organização funcional do cérebro humano pode ser descrita em termos de três gradientes espaciais principais que se mapeiam no córtex cerebral. Os extremos de cada gradiente representam regiões que possuem padrões de conectividade semelhantes, refletindo seu envolvimento em funções similares. O primeiro gradiente se estende entre regiões que processam informações sensoriais e regiões de “associação” responsáveis pela integração de informações; o segundo se estende entre regiões de processamento visual e corporal; o terceiro se estende entre áreas envolvidas no controle cognitivo e aquelas envolvidas na formação de representações internas. Utilizando imagens cerebrais, Taylor et al. (2026) relataram como esses gradientes se alteram do nascimento à velhice. b, As trajetórias revelam uma expansão e contração do alcance do gradiente ao longo da vida, refletindo os sistemas nas extremidades dos gradientes tornando-se mais segregados e, posteriormente, mais difusos. A expansão atinge o pico por volta dos 5 anos de idade para o gradiente visual-corporal, mas por volta dos 19 anos para os gradientes sensorial-associativo e controle-representação. Esses padrões refletem a maturação dos sistemas sensoriais básicos no início da vida e a maturação mais prolongada das redes cerebrais envolvidas em processos cognitivos complexos. Imagem retirada de Taylor et al. (2026).
Os autores confirmaram que as mudanças mais rápidas na forma como os gradientes se mapeiam no cérebro ocorrem antes dos quatro anos de idade, período em que os eixos relacionados a processos de ordem superior se reorganizam, passando de configurações difusas e imaturas para padrões cada vez mais semelhantes aos de adultos. Em resumo, o cérebro infantil é organizado em torno de fortes distinções entre sistemas sensoriais básicos, mas, à medida que o desenvolvimento progride, princípios organizadores mais abstratos assumem o controle.
Fundamentalmente, essas características organizacionais estão relacionadas a diferentes capacidades cognitivas. Em adultos jovens, o grau em que o gradiente sensorial-associativo de um indivíduo corresponde à média da população correlaciona-se com o desempenho em diversos domínios cognitivos, da memória à velocidade de processamento. Em bebês, um eixo diferente, aquele que separa o controle cognitivo da representação, mostra as primeiras ligações com o desenvolvimento das habilidades motoras. Portanto, diferentes princípios organizacionais tornam-se cognitivamente relevantes em diferentes estágios da vida.
Os autores também investigaram as raízes biológicas desses eixos. Os padrões de expressão gênica presentes no córtex adulto correlacionam-se mais fortemente com a organização em gradiente no início da vida, enfraquecendo-se posteriormente. Essa descoberta está em consonância com a biologia do desenvolvimento: muito antes do nascimento, gradientes de moléculas de sinalização estabelecem os eixos anatômicos básicos do cérebro, e fatores de transcrição, como EMX2 e PAX6, apresentam padrões de expressão complementares que especificam a identidade regional. Os resultados de Taylor e colaboradores (2026) sugeriram que esses programas genéticos forneceram um arcabouço transitório que é modificado por experiências após o nascimento. De forma semelhante, o alinhamento entre a estrutura física de uma região e sua função diminui ao longo da vida, o que implica que as hierarquias funcionais maduras são cada vez mais moldadas por processos dependentes da atividade cerebral, além do que a anatomia por si só pode explicar.
Da mesma forma que as curvas de crescimento permitem que os pediatras acompanhem a altura de uma criança em relação às normas populacionais, as curvas de gradiente podem ajudar os pesquisadores a identificar quando e onde a organização cerebral se desvia das trajetórias típicas. Por exemplo, estudos relataram que pessoas com autismo apresentam gradientes comprimidos, com diferenciação reduzida entre as regiões sensoriais e de associação, em comparação com indivíduos sem autismo. Uma referência ao longo da vida possibilita questionar não apenas se os gradientes são atípicos, mas também quando eles divergem da trajetória típica.
A próxima fronteira será direcionar esses gráficos de gradiente para previsões e compreensão individualizadas. Um exame cerebral realizado no início da vida pode ajudar a prever resultados cognitivos ou clínicos posteriores? Os dados atuais têm dificuldade em capturar esse nível de mudança intraindividual e, em vez disso, refletem tendências populacionais. Combinar gráficos de gradiente com conjuntos de dados longitudinais, nos quais os mesmos indivíduos são acompanhados ao longo do tempo, poderia esclarecer como as trajetórias individuais se desenvolvem e se as características do gradiente inicial predizem resultados posteriores.
A estrutura também abre uma ponte para a teoria. A hierarquia cortical que esses gradientes descrevem se encaixa naturalmente em um modelo teórico da função cerebral chamado processamento preditivo, no qual cada nível da hierarquia gera previsões sobre o nível abaixo. Mapear como essa hierarquia se monta e se degrada pode, em última análise, elucidar não apenas a neurociência do desenvolvimento e do envelhecimento, mas também os princípios computacionais que sustentam a cognição humana.