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Ciência08/03/2022

Como o cérebro produz memórias? Cientistas começam a decifrar

Crédito: anaterate/Pixabay

08/03/22 - 10h43min - Atualizado em 08/03/22 - 10h43min

Em um estudo liderado pelo Cedars-Sinai Hospital (EUA), pesquisadores descobriram dois tipos de células cerebrais que desempenham um papel fundamental na divisão da experiência humana contínua em segmentos distintos que podem ser recuperados mais tarde. A descoberta oferece uma nova promessa como um caminho para o desenvolvimento de novos tratamentos para distúrbios de memória, como demência e doença de Alzheimer.

O estudo, parte de um consórcio multi-institucional BRAIN Initiative financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) e liderado pelo Cedars-Sinai, foi publicado na revista Nature Neuroscience. Como parte da pesquisa em andamento sobre como a memória funciona, o dr. Ueli Rutishauser, professor de Neurocirurgia, Neurologia e Ciências Biomédicas no Cedars-Sinai, e colegas analisaram como as células cerebrais reagem à medida que as memórias são formadas.

“Uma das razões pelas quais não podemos oferecer ajuda significativa para alguém que sofre de um distúrbio de memória é que não sabemos o suficiente sobre como o sistema de memória funciona”, disse Rutishauser, autor sênior do estudo. Ele sublinhou que a memória é fundamental para nós como seres humanos.

Segmentação de eventos

A experiência humana é contínua, mas os psicólogos acreditam, com base em observações do comportamento das pessoas, que as memórias são divididas pelo cérebro em eventos distintos, um conceito conhecido como segmentação de eventos. Trabalhando com 19 pacientes com epilepsia resistente a medicamentos, Rutishauser e sua equipe puderam estudar como os neurônios se comportam durante esse processo.

Os pacientes que participaram do estudo tiveram eletrodos inseridos cirurgicamente em seus cérebros para ajudar a localizar o foco de suas crises epilépticas. Isso permitiu que os investigadores registrassem a atividade de neurônios individuais enquanto os pacientes assistiam a clipes de filmes que incluíam limites cognitivos.

Embora esses limites na vida cotidiana sejam matizados, para fins de pesquisa os pesquisadores se concentraram em limites “rígidos” e “suaves”.

“Um exemplo de limite suave seria uma cena com duas pessoas andando por um corredor e conversando, e na próxima cena, uma terceira pessoa se junta a eles, mas isso ainda faz parte da mesma narrativa geral”, disse Rutishauser, diretor interino do Center for Neural Science and Medicine e do Board of Governors Chair in Neurosciences no Cedars-Sinai.

No caso de um limite rígido, a segunda cena pode envolver um conjunto completamente diferente de pessoas andando de carro. “A diferença entre limites rígidos e flexíveis está no tamanho do desvio da narrativa em andamento”, disse Rutishauser. “É uma história totalmente diferente, ou como uma nova cena da mesma história?”

Atividade aumentada

Quando os participantes do estudo assistiram a clipes de filmes, os pesquisadores notaram que certos neurônios no cérebro, que eles rotularam de “células de fronteira”, aumentaram sua atividade após limites rígidos e suaves. Outro grupo de neurônios, denominado “células de eventos”, aumentou sua atividade apenas em resposta a limites rígidos, mas não a limites flexíveis.

Rutishauser e colegas teorizam que os picos na atividade das células de fronteira e células de eventos – que são mais altos após limites rígidos, quando ambos os tipos de células disparam – enviam o cérebro ao estado adequado para iniciar uma nova memória.

“Uma resposta de limite é como criar uma nova pasta em seu computador”, disse Rutishauser. “Você pode então depositar arquivos lá. E quando outro limite aparece, você fecha a primeira pasta e cria outra.”

Para recuperar memórias, o cérebro usa picos de fronteira como o que Rutishauser chama de “âncoras para viagens mentais no tempo”.

“Quando você tenta se lembrar de algo, isso faz com que as células cerebrais disparem”, disse Rutishauser. “O sistema de memória então compara esse padrão de atividade com todos os picos de disparo anteriores que aconteceram logo após os limites. Se encontrar um que seja semelhante, ele abre essa pasta. Você volta por alguns segundos a esse ponto no tempo, e as coisas que aconteceram entram em foco.”

Pastas de memória

Para testarem sua teoria, os pesquisadores deram aos participantes do estudo dois testes de memória.

Primeiramente, a equipe mostrou aos participantes uma série de imagens estáticas e perguntou se eles as tinham observado ou não nos clipes de filmes que haviam visto. Os participantes do estudo eram mais propensos a se lembrar de imagens que seguiam de perto um limite rígido ou flexível, quando uma nova “pasta de memória” teria sido criada.

Os investigadores também mostraram aos participantes pares de imagens de clipes de filmes que eles viram e perguntaram qual das imagens apareceu primeiro. Os participantes tiveram dificuldade em lembrar a ordem correta das imagens que apareciam em lados opostos de um limite rígido, possivelmente porque o cérebro havia segmentado essas imagens em pastas de memória separadas.

Segundo Rutishauser, as terapias que melhoram a segmentação de eventos podem ajudar pacientes com distúrbios de memória. Mesmo algo tão simples como uma mudança na atmosfera pode ampliar os limites do evento, explicou.

Possibilidades da dopamina

“O efeito do contexto é realmente muito forte”, disse Rutishauser. “Se você estudar em um lugar novo, onde nunca esteve antes, em vez de no seu sofá, onde tudo é familiar, você criará uma memória muito mais forte do material.”

Em estudos de acompanhamento, a equipe planeja testar a teoria de que células de fronteira e de eventos ativam neurônios de dopamina quando disparam, e que a dopamina, uma substância química que envia mensagens entre as células, pode ser usada como terapia para fortalecer a formação da memória.

Rutishauser e sua equipe também observaram durante este estudo que quando as células de eventos disparavam no tempo com um dos ritmos internos do cérebro, o ritmo teta – um padrão repetitivo de atividade ligado ao aprendizado, memória e navegação –, os indivíduos eram mais capazes de lembrar a ordem de imagens que tinham visto. Este é um novo insight importante porque mostra que a estimulação cerebral profunda que ajusta os ritmos teta pode ser terapêutica para distúrbios de memória.

“Acredita-se que os ritmos teta sejam a 'cola temporal' para a memória episódica”, disse o pesquisador de pós-doutorado Jie Zheng, primeiro autor do estudo e professor da Faculdade de Medicina da Universidade Harvard (EUA). “Achamos que o disparo de células de eventos em sincronia com o ritmo teta cria links baseados no tempo em diferentes pastas de memória.”

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BRAIN Initiative