Fazer novas memórias é um ato de equilíbrio

Fazer novas memórias é um ato de equilíbrio

Cientistas da Salk descobrem que a capacidade de armazenamento do cérebro é dinâmica e varia de acordo com a região

LA JOLLA—Aqueles de nós que não resistem a bugigangas turísticas são grandes fãs de malas com compartimento expansível. Agora, verifica-se que a capacidade do cérebro de armazenar novas memórias também pode ser expandida, com limitações.

Cientistas do Instituto Salk e colaboradores da Universidade do Texas em Austin e da Universidade de Otago, na Nova Zelândia, descobriram que as conexões no cérebro não apenas se expandem conforme necessário em resposta ao aprendizado ou à experiência de coisas novas, mas que outras diminuem como resultado . O trabalho, que pode lançar luz sobre condições em que a formação da memória é prejudicada, como depressão ou doença de Alzheimer, apareceu em Proceedings, da Academia Nacional de Ciências fevereiro 20, 2018.

“O cérebro tem a capacidade de armazenar uma quantidade imensa de informações nas sinapses entre as células nervosas”, diz o professor Terrence Sejnowski, que é chefe do Laboratório de Neurobiologia Computacional do Salk e co-autor correspondente do novo artigo. “Portanto, embora já soubéssemos onde memórias são armazenadas, este trabalho ajuda a esclarecer como eles são armazenados”.

Toda vez que você olha para algo novo ou tem um novo pensamento, milhões de células cerebrais comunicam essas informações umas às outras na forma de sinais elétricos e químicos através de pequenas lacunas chamadas sinapses. Sabia-se que as sinapses podem crescer – isto é, tornar-se mais propensas a liberar substâncias químicas (ou liberar mais delas) para melhor transmitir informações aos neurônios receptores. No entanto, pouco se sabe sobre a função normal e as interrupções na comunicação sináptica, a última das quais é uma marca registrada de muitas condições neuropsiquiátricas e comprometimento da memória.

Anteriormente, Sejnowski usou reconstruções de computador 3D e modelagem para descobrir que o a capacidade de memória do cérebro é 10 vezes maior do que se pensava. No novo trabalho, ele e colaboradores no Texas e na Nova Zelândia decidiram investigar mais a fundo a função cerebral estimulando uma região do cérebro dos roedores importante para a memória, chamada hipocampo. Isso permitiu aos pesquisadores imitar, sob condições muito controladas, o efeito que uma nova experiência teria em uma região do cérebro comum aos mamíferos.

Os pesquisadores visualizaram as amostras do cérebro do hipocampo usando microscopia eletrônica e analisaram os dados resultantes. Eles esperavam ver as sinapses ficarem maiores, o que é conhecido por fazer em um processo de aprendizado conhecido como potencialização de longo prazo. O que eles não esperavam - mas descobriram - era que, à medida que algumas sinapses aumentavam, outras diminuíam.

“É uma ideia intuitiva que, conforme aprendemos algo novo, as sinapses se fortalecem e aumentam”, diz Sejnowski. “Isso mostra que há um equilíbrio: uns ficam mais fortes, outros mais fracos.”

Sejnowski diz que os resultados fazem sentido porque se as sinapses aumentassem, atingiriam um limite e nenhuma nova informação poderia ser armazenada, mas esta é a primeira vez que a conexão foi demonstrada. O trabalho também revela que, ao aumentar a gama de tamanhos sinápticos, a capacidade geral de armazenamento aumenta – você pode ter mais sinapses, grandes e pequenas.

Curiosamente, quando a equipe estimou quantitativamente quanta informação sináptica poderia ser armazenada em duas áreas diferentes do hipocampo – o giro denteado e o CA1 – as quantidades variaram drasticamente, o que pode estar relacionado a diferenças em suas funções.

“Esperamos explorar muitas questões adicionais, como se o aumento no armazenamento de informações é acompanhado por uma diminuição compensatória na capacidade de armazenamento de informações em camadas adjacentes e quanto tempo dura o aumento temporário na capacidade de armazenamento em sinapses específicas”, diz Cailey Bromer, um Salk pesquisador associado e primeiro autor do estudo.

Outros autores incluíram Thomas M. Bartol de Salk; Jared B. Bowden, Dusten D. Hubbard, Dakota C. Hanka, Paola V. Gonzalez, Masaaki Kuwajima, John M. Mendenhall e Patrick H. Parker da Universidade de Otago; e Wickliffe C. Abraham e Kristen M. Harris da Universidade do Texas em Austin.

O trabalho foi financiado pelo NIH Grants NS21184, MH095980 e MH104319; National Science Foundation NeuroNex Grant 1707356; Concede GM103712 e MH079076; uma bolsa de pós-graduação da Universidade de Otago; o Fundo de Tecnologias Emergentes do Texas; e o Instituto Médico Howard Hughes.