A capacidade de lembrar e armazenar memórias por alguns dias ou por toda a vida é uma função importante
Entender como o cérebro armazena informações eregula quais memórias permanecerão por muito tempo e quais desaparecerão, ajudará a desenvolver métodos para fortalecer a memória em pessoas com risco de desenvolver distúrbios relacionados à idade e restaurar a função cerebral normal após uma lesão.
Como funciona a memória?
Vários tipos de memória são criados e armazenadosdiferentemente e em diferentes áreas do cérebro. Os neurocientistas ainda não entendem completamente as complexidades de todos os processos, eles continuam a refinar os detalhes e a descobrir novas funções cerebrais. No entanto, sabe-se que as memórias autobiográficas – memórias de eventos vivenciados pessoalmente – começam a tomar forma em uma parte do cérebro chamada hipocampo nas horas e dias seguintes ao evento.
Os neurônios são as células do sistema nervoso que se comunicam entre si.outro por meio de sinapses. Estas são áreas onde duas células se conectam e trocam "informações" através de um pequeno espaço usando mensagens químicas (neurotransmissores). Cada neurônio pode ser conectado por meio de sinapses a milhares de outros.
Interação de neurônios sob um microscópio. Vídeo: Universidade da Califórnia em Berkeley
Uma das principais propriedades dos neurônios é sinápticaplástico. Este é o nome dado à capacidade das sinapses de se fortalecer ou enfraquecer ao longo do tempo em resposta a um aumento ou diminuição na atividade de interação. Acredita-se que mudanças de longo prazo na eficiência das sinapses, dependendo da frequência de "uso", sejam importantes para o aprendizado, formação da memória e desenvolvimento neuronal.
Os neurônios estão constantemente produzindo novas proteínas pararemodelação de partes da sinapse, como receptores para certos neurotransmissores. Isso permite que as células nervosas fortaleçam seletivamente suas conexões umas com as outras. Como resultado, é formada uma rede que codifica a memória. Quanto mais vezes uma memória é “ativada”, mais forte se torna sua rede neural. Tais estruturas vão além do hipocampo e formam a memória de longo prazo em várias partes do cérebro.
Você pode ver memórias?
No final do século 19, os cientistas criaram o primeiromicroscópios são poderosos o suficiente para identificar neurônios individuais. Em meados do século seguinte, os microscópios eletrônicos mostraram estruturas sinápticas com apenas algumas dezenas de nanômetros de largura e, posteriormente, usando microscópios de dois fótons, os pesquisadores observaram como as conexões sinápticas são formadas em tempo real durante o processo de aprendizado.
Um dos modelos que os neurocientistas usampara trabalhar com memória é um engrama. Este é o nome dado ao traço físico (rede neural) de uma memória específica no cérebro. As células engram são populações de neurônios cuja reativação leva à recuperação da memória individual.
Numerosas pesquisas no campo da genéticatornou possível a visualização de tais engramas. Por exemplo, cientistas usaram vírus para injetar uma proteína fluorescente verde encontrada em águas-vivas no cérebro de camundongos, fazendo com que os neurônios brilhem enquanto aprendem. E ao introduzir a proteína fotossensível das algas, a canalrodopsina (ChR2), é possível ativar artificialmente certos neurônios, “desligar” ou “iniciar” certos engramas.
Por exemplo, pesquisadores do MIT identificaramum engrama que se formou no cérebro de ratos durante o processo de aprendizagem do medo. A ativação artificial repetida desta rede de neurônios usando luz azul fez com que os animais “congelassem”, uma reação característica ao perigo.
Outro método de visualizar memórias éressonância magnética funcional (fMRI). Esta tecnologia baseia-se na ligação da atividade neuronal com alterações no fluxo sanguíneo no cérebro. Ao observar como a hemodinâmica (movimento do sangue) muda, os pesquisadores determinam quais áreas do cérebro estão ativas em um momento ou outro.
Com esta tecnologia, por exemplo,Pesquisadores da Universidade de Oregon treinaram IA para reconhecer e reconstruir imagens faciais que surgem na memória humana. Durante o processo de treinamento, foram mostradas aos participantes fotos de rostos de diferentes pessoas e um computador processou os dados de fMRI e gerou padrões de atividade cerebral característicos de cada fotografia.
Depois disso, quando os participantes viram uma novafoto AI desconhecida, com base na atividade cerebral, o computador tentou reconstruir o rosto na imagem. Embora estivesse longe de ser completamente semelhante à imagem finalizada, a rede neural artificial identificou e recriou com precisão algumas características e também refletiu a percepção subjetiva de certas características por uma pessoa, por exemplo, a cor da pele.
Esquema do experimento: treinamento (acima) e reconstrução de uma imagem desconhecida (abaixo). Ilustração: Hongmi Lee, Brice A. Kuhl, Journal of Neuroscience
Memórias podem ser manipuladas?
Uma das formas de formar "falsasmemórias” em camundongos foi demonstrado há quase uma década por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. A abordagem proposta pelos cientistas se baseia em identificar engramas associados a determinados eventos e ativá-los por meio da optogenética (controle dos neurônios com a ajuda da luz).
Esquema do experimento para criar falsasrecordações. Os cientistas leram o padrão correspondente ao ambiente A. Eles moveram os animais para o ambiente B, ligaram a corrente e, paralelamente com a ajuda da luz, ativaram os neurônios do engrama correspondente ao ambiente A. Ao serem novamente colocados no contexto A , eles mostraram uma falsa memória de medo de A (o congelamento é indicado por linhas onduladas ), onde nunca foram eletrocutados. Ao mesmo tempo, não houve mudanças de comportamento no ambiente neutro C. Imagem: Steve Ramirez et al., Frontiers in Behavioral Neuroscience
Cientistas modificaram ratos geneticamente paraa fim de introduzir o gene que codifica a proteína canalrodopsina (ChR2) nos neurônios. É uma proteína sensível à luz que serve como um fotorreceptor em algas verdes unicelulares. O gene foi modificado para desencadear a expressão de uma proteína fluorescente quando o neurônio é ativado. Essa modificação permitiu aos cientistas acompanhar quais neurônios estão ativos (fluorescentes) durante o processo de aprendizado, bem como reativa-los usando a luz.
Durante o experimento, os cientistas colocaramratos de laboratório entraram na primeira “sala” e leram o engrama (rede neural) que correspondia às memórias desse ambiente. Depois disso, os animais foram transferidos para o segundo ambiente, os neurônios associados à primeira “sala” foram ativados e eles receberam choque.
Análises adicionais mostraram que em animaisformou-se uma falsa memória associada ao medo da área original (o primeiro “quarto”). Embora os ratos nunca tenham ficado chocados ali, quando colocados neste ambiente eles congelaram de medo.
Comportamento normal de um rato “treinado” antes da ativação da luz e medo após a ativação de um engrama associado a um medo passado. Vídeo: Liu, X. et al., Natureza
Embora este trabalho seja apenasum experimento primitivo, e o cérebro humano é muito mais complexo que o de um camundongo, o estudo mostra com que facilidade as memórias são alteradas sob a influência de influências externas. Numerosos estudos sobre a formação de falsas memórias nas pessoas na vida cotidiana confirmam essa plasticidade.
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