• Neuropsicologia

Onde as memórias são armazenadas no cérebro?

Design Fakuriano / Unsplash

Todos os dispositivos de armazenamento de memória, do cérebro à RAM do computador, armazenam informações alterando suas qualidades físicas. Há mais de 130 anos, neurocientista pioneiro Santiago Ramón e Cajal primeiro sugeriu que o cérebro armazena informações reorganizando as conexões, ou sinapses, entre os neurônios.

Desde então, os neurocientistas tentaram entender as mudanças físicas associadas à formação da memória. Mas visualizar e mapear sinapses é um desafio. Por um lado, as sinapses são muito pequenas e bem agrupadas. Eles são aproximadamente 10 bilhões de vezes menor do que o menor objeto que uma ressonância magnética clínica padrão pode visualizar. Além disso, existem cerca de 1 bilhão de sinapses nos cérebros de camundongos que os pesquisadores costumam usar para estudar a função cerebral, e eles são todos da mesma cor opaca a translúcida que o tecido que os cerca.

PARA nova técnica de imagem meus colegas e eu desenvolvido, no entanto, permitiu mapear as sinapses durante a formação da memória. Descobrimos que o processo de formação de novas memórias muda a forma como as células cerebrais estão conectadas umas às outras. Enquanto algumas áreas do cérebro criam mais conexões, outras as perdem.

Mapeando novas memórias em peixes

Anteriormente, os pesquisadores se concentravam em gravando os sinais elétricos produzidos pelos neurônios. Embora esses estudos tenham confirmado que os neurônios alteram sua resposta a estímulos específicos após a formação de uma memória, eles não conseguiram identificar o que impulsiona essas mudanças.

Para estudar como o cérebro muda fisicamente quando forma uma nova memória, criamos mapas 3D das sinapses do peixe-zebra antes e depois da formação da memória. Nós escolhemos peixe-zebra como nossas cobaias porque são grandes o suficiente para ter cérebros que funcionam como os das pessoas, mas pequenos e transparentes o suficiente para oferecer uma janela para o cérebro vivo.

Os peixes-zebra são modelos particularmente adequados para a pesquisa em neurociência. Zhuowei Du e Don B. Arnold, CC BY-NC-ND

Para induzir uma nova memória no peixe, usamos um tipo de processo de aprendizado chamado condicionamento clássico . Isso envolve expor um animal a dois tipos diferentes de estímulos simultaneamente: um neutro que não provoca reação e um desagradável que o animal tenta evitar. Quando esses dois estímulos são emparelhados o suficiente, o animal responde ao estímulo neutro como se fosse o estímulo desagradável, indicando que fez uma memória associativa ligando esses estímulos.

Como estímulo desagradável, aquecemos suavemente a cabeça do peixe com um laser infravermelho. Quando o peixe sacudiu o rabo, tomamos isso como uma indicação de que ele queria escapar. Quando o peixe é então exposto a um estímulo neutro, uma luz acendendo, o movimento da cauda significa que ele está lembrando o que aconteceu quando encontrou o estímulo desagradável anteriormente.

O cão de Pavlov é o exemplo mais conhecido de condicionamento clássico. Lili Chin/Flickr , CC BY-NC-ND

Para criar os mapas, projetamos geneticamente o peixe-zebra com neurônios que produzem proteínas fluorescentes que se ligam às sinapses e as tornam visíveis. Em seguida, visualizamos as sinapses com um microscópio personalizado que usa uma dose muito menor de luz laser do que os dispositivos padrão que também usam fluorescência para gerar imagens. Como nosso microscópio causou menos danos aos neurônios, conseguimos visualizar as sinapses sem perder sua estrutura e função.

Quando comparamos os mapas de sinapses 3D antes e depois da formação da memória, descobrimos que os neurônios em uma região do cérebro, o pálio dorsal anterolateral, desenvolveram novas sinapses, enquanto os neurônios predominantemente em uma segunda região, o pálio dorsal anteromedial, perderam sinapses. Isso significava que novos neurônios estavam se emparelhando, enquanto outros destruíam suas conexões. Experimentos anteriores sugeriram que a manto dorsal dos peixes pode ser análoga à amígdala dos mamíferos, onde as memórias do medo são armazenadas.

Esta imagem mostra neurônios em um cérebro de peixe vivo, com as sinapses coloridas em verde. (Crédito: Zhuowei Du e Don B. Arnold, CC BY-NC-ND )

Surpreendentemente, as mudanças na força das conexões existentes entre os neurônios que ocorreram com a formação da memória foram pequenas e indistinguíveis das mudanças nos peixes de controle que não formaram novas memórias. Isso significava que formar uma memória associativa envolve formação e perda de sinapses, mas não necessariamente mudanças na força das sinapses existentes, como se pensava anteriormente.

A remoção de sinapses poderia remover memórias?

Nosso novo método de observar a função das células cerebrais pode abrir as portas não apenas para uma compreensão mais profunda de como a memória realmente funciona, mas também para possíveis caminhos para o tratamento de condições neuropsiquiátricas como TEPT e dependência.

Memórias associativas tendem a ser muito mais fortes do que outros tipos de memórias, como memórias conscientes sobre o que você almoçou ontem. Além disso, as memórias associativas induzidas pelo condicionamento clássico são consideradas análogas às memórias traumáticas que causam TEPT . Estímulos inofensivos semelhantes ao que alguém experimentou no momento do trauma podem desencadear a lembrança de memórias dolorosas. Por exemplo, uma luz forte ou um barulho alto podem trazer de volta memórias de combate. Nosso estudo revela o papel que as conexões sinápticas podem desempenhar na memória e pode explicar por que as memórias associativas podem durar mais e ser lembradas de forma mais vívida do que outros tipos de memórias.

Atualmente o tratamento mais comum para TEPT, Terapia exposta , envolve a exposição repetida do paciente a um estímulo inofensivo, mas desencadeante, a fim de suprimir a lembrança do evento traumático. Em teoria, isso indiretamente remodela as sinapses do cérebro para tornar a memória menos dolorosa. Embora tenha havido algum sucesso com a terapia de exposição, os pacientes são propenso a recaída . Isso sugere que a memória subjacente que causa a resposta traumática não foi eliminada.

Ainda não se sabe se a geração e a perda de sinapses realmente impulsionam a formação de memória. Meu laboratório desenvolveu tecnologia que pode de forma rápida e precisa remover sinapses sem danificar os neurônios. Planejamos usar métodos semelhantes para remover sinapses em peixes-zebra ou camundongos para ver se isso altera as memórias associativas.

Pode ser possível apagar fisicamente as memórias associativas subjacentes a condições devastadoras como TEPT e dependência com esses métodos. Antes que tal tratamento possa ser contemplado, no entanto, as mudanças sinápticas que codificam memórias associativas precisam ser definidas com mais precisão. E obviamente há sérios obstáculos éticos e técnicos que precisam ser resolvidos. No entanto, é tentador imaginar um futuro distante em que a cirurgia sináptica possa remover memórias ruins.

Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original .

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