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COMO O CÉREBRO CODIFICA O TEMPO E O LUGAR?

COMO O CÉREBRO CODIFICA O TEMPO E O LUGAR?

Edição Vol. 4, N. 12, 17 de Julho de 2017

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2017.07.17.002

Os neurocientistas do MIT identificaram um circuito cerebral que processa os componentes da memória “quando” e “onde”, revelando que essa informação está dividida mesmo antes de atingir o hipocampo.

Este circuito, que liga o hipocampo e uma região do córtex conhecido como córtex entorrinal, separa a localização e o tempo em dois fluxos de informação. Os pesquisadores também identificaram duas populações de neurônios no córtex entorrinal que transmitem essa informação, denominadas “células oceânicas” e “células da ilha” (1) (Figura 1).

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Figura 1: Esta imagem mostra as “células oceânicas” entorrinais (em vermelho) e as “células da ilha” (azul). A fluorescência verde indica células oceânicas que foram geneticamente alteradas. Imagem: Takashi Kitamura (1)

Modelos anteriores de memória sugeriam que o hipocampo, uma estrutura cerebral crítica para a formação da memória, separa o tempo e a informação do contexto. No entanto, o novo estudo mostra que esta informação está dividida mesmo antes de atingir o hipocampo. 

Isso sugere que existe uma dicotomia de função a montante do hipocampo. Existe um caminho que alimenta a informação temporal para o hipocampo e outro que alimenta representações contextuais ao hipocampo. A pesquisa foi liderada pelo professor Dr. Susumu Tonegawa, Professor Picower de Biologia e Neurociências e diretor do Centro RIKEN-MIT para Genética do Circuito Neural no Instituto Picower para Aprendizado e Memóoria da MIT. 

QUANDO E ONDE

Localizado fora do hipocampo, o córtex entorrinal transmite a informação sensorial de outras áreas corticais para o hipocampo, onde as memórias também são formadas (Veja o artigo do Nanocell News MODELO PADRÃO DE CONSOLIDAÇÃO DA MEMÓRIA É DESAFIADO). Tonegawa e colegas identificaram as células da ilha e do oceano alguns anos atrás, e têm trabalhado desde então para descobrir suas funções.

Em 2014, o laboratório de Tonegawa informou que as células da ilha, que formam pequenas aglomerações cercadas por células oceânicas, são necessárias para o cérebro formar memórias ligando dois eventos que ocorrem em rápida sucessão. No novo estudo publicado na revista científica Neuron, a equipe descobriu que as células oceânicas são necessárias para criar representações de um local onde ocorreu um evento.

As células oceânicas são importantes para representações contextuais. Quando você está na biblioteca, quando você está atravessando a rua, quando você está no metrô, você tem memórias diferentes associadas a cada um desses contextos. Mesmo caso de onde foi dado o primeiro beijo em sua esposa, seu perfume ou a música ouvida no momento.

Para descobrir essas funções, os pesquisadores marcaram as duas populações de células com uma molécula fluorescente que se acende quando se liga ao cálcio – uma indicação de que o neurônio está disparando. Isso permitiu que eles determinassem quais células estavam ativas durante tarefas que exigiam que os camundongos discriminassem dois ambientes diferentes ou vincular dois eventos no tempo (1) (Figura 2).

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 Figura 2: Os pesquisadores do MIT agora identificaram um circuito cerebral que processa os componentes “quando” e “onde” da memória. Vídeo produzido e editado por Melanie Gonick / MIT. Imagens adicionais cortesia de Takashi Kitamura. https://youtu.be/LnM7gt-Gs4Q (1)

Os pesquisadores também usaram uma técnica chamada optogenética, o que lhes permitiu controlar a atividade neuronal usando a luz, para investigar como o comportamento dos camundongos foi mudado quando as células das ilhas ou as células oceânicas eram silenciadas (1).

Quando eles bloquearam a atividade das células oceânicas, os animais já não podiam associar um certo ambiente ao medo após receberem um choque no pé naquele mesmo local. Manipulando as células da ilha, entretanto, permitiu que os pesquisadores alongassem ou reduzissem o intervalo de tempo entre os eventos que poderiam estar ligados na memória dos camundongos (1).

FLUXO DE INFORMAÇÕES

Anteriormente, o laboratório de Tonegawa descobriu que as taxas de disparo das células das ilhas dependem de quão rápido o animal está se movendo, levando os pesquisadores a acreditarem que as células das ilhas ajudam o animal a navegarem pelo espaço. As células do oceano, enquanto isso, ajudam o animal a reconhecer onde está em um determinado momento (1).

Os pesquisadores também descobriram que esses dois fluxos de informação fluem do córtex entorrinal para diferentes partes do hipocampo: as células do oceano enviam suas informações contextuais para as regiões CA3 e giro dentado, enquanto as células da ilha se projetam para as células CA1 (1).

O grupo de Tonegawa revelou uma distinção fundamental no processamento de informações contextuais e temporais em diferentes grupos celulares do córtex entorrinal que se desenvolvem em partes distintas do hipocampo. Essas descobertas avançam nossa compreensão sobre os componentes críticos do circuito cerebral que suportam a memória. O laboratório do prof. Tonegawa está agora persistindo em mais estudos de como o córtex entorrinal e outras partes do cérebro representam o tempo e o espaço (1). Os cientistas também estão investigando como as informações no tempo e no espaço são processadas no cérebro para criar uma memória completa de um evento. Para se formar uma memória episódica, cada componente deve ser recombinado com outro. Esta é a nova questão a ser solucionada pela ciência!

Fonte: Anne Trafton, MIT News

Referência

1.Kitamura T, Sun C, Martin J, Kitch LJ, Schnitzer MJ, Tonegawa S. Entorhinal Cortical Ocean Cells Encode Specific Contexts and Drive Context-Specific Fear Memory. Neuron. 2015;87(6):1317-31.

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  • COMO O CÉREBRO CODIFICA O TEMPO E O LUGAR?
  • 1
  1. Bernardo Severo Filho disse:

    Belo trabalho. Embora seja um leigo, entendo que esse conhecimento pode levar à cura, ou à atenuação de efeitos de muitas doenças geneticamente transmissíveis. Além disso, como professor, fico esperançoso de poder compreender e aplicar técnicas da chamada educação ativa. Saber como “aprendemos” e qual a influência dos estímulos externos no processo cognitivo, talvez seja a chave do relacionamento social que permita e laborar a construção de um mundo melhor.

    16/julho/2017 ás 07:35

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