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COMO O CÉREBRO LEMBRA DE NOVOS LUGARES?

COMO O CÉREBRO LEMBRA DE NOVOS LUGARES?

Edição Vol. 5, N. 06, 01 de Fevereiro de 2018

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2018.02.01.003

Quando você entra em uma sala, seu cérebro é bombardeado com informações sensoriais. Se a sala é um lugar que você conhece bem, a maioria dessas informações já está armazenada na memória de longo prazo. No entanto, se a sala não é familiar para você, seu cérebro cria uma nova memória quase que imediatamente.

Os neurocientistas do MIT descobriram agora como isso ocorre. Uma pequena região do tronco encefálico, conhecida como locus coeruleus, é ativada em resposta a novos estímulos sensoriais, e esta atividade desencadeia a liberação de uma inundação de dopamina em uma determinada região do hipocampo para armazenar uma memória da nova localização.

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 Figura 1: Circuito que ajuda o cérebro a registrar memórias. A imagem mostra o locus coeruleus (uma região cerebral situada no tronco-encefálico), que impulsiona os circuitos neuronais do hipocampo e permite a nova memória contextual. A coloração vermelha mostra células positivas para os transportadores de norepinefrina (NET, do inglês, norepinephrine transporter), indicando o locus coeruleus. A coloração verde mostra expressões mediadas pelo vírus adeno-associado (AAV) de opsina inibitória sensível à luz, archaerodopsina (Arch). A coloração azul mostra todas as células do tronco-encefálico.

Temos a notável capacidade de memorizar algumas características específicas de uma experiência em um ambiente totalmente novo, e essa habilidade é crucial para a nossa adaptação ao mundo em constante mudança.

Este estudo abre uma rota emocionante de pesquisa no mecanismo de circuito pelo qual os estímulos comportamentais relevantes são especificamente codificados em memória de longo prazo, garantindo que estímulos importantes sejam armazenados preferencialmente sobre os acidentais.

NOVOS LUGARES

Em um estudo publicado há cerca de 15 anos, o laboratório de Tonegawa, Dr. Susumu Tonegawa, professor de ciências e neurologistas Picower. Centro RIKEN-MIT de Genética do Circuito Neural no Picower Institute for Learning and Memory, o líder da atual pesquisa, descobriu que uma parte do hipocampo chamada CA3 é responsável por formar memórias de novos ambientes. Eles hipotetizaram que a CA3 recebe um sinal de outra parte do cérebro quando um novo local é encontrado, estimulando a formação da memória.

Eles acreditavam que esse sinal fosse carregado por substâncias químicas conhecidas como neuromoduladores, que influenciam a atividade neuronal. A CA3 recebe neuromoduladores tanto do locus coeruleus (LC) como de uma região chamada área ventral tegmental (VTA), que é uma parte chave do circuito de recompensas do cérebro. Os pesquisadores decidiram concentrar-se no LC, porque mostrou-se que projeta amplamente para a CA3 e responde à novidade, entre muitas outras funções.

O LC responde a uma série de entradas sensoriais, incluindo informações visuais, bem como som e odor, e em seguida envia informações para outras áreas do cérebro, incluindo a CA3. Para descobrir o papel da comunicação LC-CA3, os pesquisadores manipularam geneticamente camundongos para que pudessem bloquear a atividade neuronal entre essas regiões, incidindo luz nos neurônios que formam a conexão.

Para testar a capacidade dos camundongos de formar novas memórias, os pesquisadores colocaram os camundongos em um grande espaço aberto, que eles nunca tinham visto antes. No dia seguinte, eles voltaram a colocá-los no mesmo espaço. Os camundongos cujas conexões LC-CA3 não foram interrompidas gastaram muito menos tempo explorando o espaço no segundo dia, porque o ambiente já era familiar para eles. No entanto, quando os pesquisadores interferiram com a conexão LC-CA3 durante a primeira exposição ao espaço, os camundongos exploraram a área no segundo dia, tanto quanto a exploraram na primeira. Isso sugere que eles não conseguiram formar uma memória do novo ambiente.

O LC parece exercer esse efeito ao liberar o neuromodulador dopamina na região CA3, o que foi surpreendente porque o LC é conhecido como principal fonte de norepinefrina para o hipocampo. Os pesquisadores acreditam que esse influxo de dopamina ajuda a aumentar a capacidade da CA3 de fortalecer as sinapses e formar uma memória da nova localização.

Eles descobriram que esse mecanismo não era necessário para outros tipos de memória, como memórias de eventos temerosos, mas parece ser específico para a memória de novos ambientes. As conexões entre LC e CA3 são necessárias para que memórias espaciais de longo prazo se formem na CA3.

A seletividade da formação bem-sucedida de memória tem sido um enigma. Este estudo é um longo caminho para identificar os mecanismos cerebrais desse processo. A atividade no caminho entre o locus coeruleus e CA3 ocorre mais fortemente durante a novidade, e parece que a atividade fixa as representações da experiência cotidiana, ajudando a registrar e reter o que está acontecendo e onde temos estivemos.

ESCOLHENDO LEMBRAR

Esse mecanismo provavelmente evoluiu como uma forma de ajudar os animais a sobreviver, permitindo que eles se lembrem de novos ambientes sem perder a força intelectual em registrar locais que já são familiares, dizem os pesquisadores.

“Quando estamos expostos a informações sensoriais, inconscientemente escolhemos o que memorizar. Para a sobrevivência de um animal, certas coisas são necessárias para serem lembradas, e outras coisas, coisas familiares, provavelmente podem ser esquecidas “, diz Wagatsuma, primeiro autor do estudo.

Ainda é desconhecido como o LC reconhece se um ambiente é novo. Os pesquisadores levantam a hipótese de que parte do cérebro é capaz de comparar novos ambientes com memórias armazenadas ou com expectativas do meio ambiente, mas são necessários mais estudos para explorar como isso pode acontecer.

“Essa é a próxima grande questão”, diz Tonegawa. “Espero que a nova tecnologia ajude a resolver isso”.

Fonte: Anne Trafton, MIT News

Referência

Brian Odegaard, Piercesare Grimaldi, Seong Hah Cho, Megan A. K. Peters, Hakwan Lau and Michele A. Basso. Superior colliculus neuronal ensemble activity signals optimal rather than subjective confidence. PNAS 2018; published ahead of print January 30, 2018, https://doi.org/10.1073/pnas.1711628115

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