Memórias Ajudam o Cérebro a Reconhecer Novos Eventos Vale a Pena Lembrar | Revista Quanta

As memórias são sombras do passado mas também lanternas para o futuro.

Nossas lembranças nos guiam pelo mundo, sintonizam nossa atenção e moldam o que aprendemos mais tarde na vida. Estudos em humanos e animais mostraram que as memórias podem alterar nossas percepções de eventos futuros e a atenção que damos a eles. “Sabemos que a experiência passada muda as coisas”, disse Lauren Frank, um neurocientista da Universidade da Califórnia, em São Francisco. “Como exatamente isso acontece nem sempre é claro.”

Um novo estudo publicado no jornal Os avanços da ciência agora oferece parte da resposta. Trabalhando com caracóis, os pesquisadores examinaram como as memórias estabelecidas tornavam os animais mais propensos a formar novas memórias de longo prazo de eventos futuros relacionados que, de outra forma, poderiam ter ignorado. O mecanismo simples que eles descobriram fez isso alterando a percepção de um caracol desses eventos.

Os pesquisadores levaram o fenômeno de como o aprendizado passado influencia o aprendizado futuro “para uma única célula”, disseram David Glanzman, biólogo celular da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, que não participou do estudo. Ele chamou isso de um exemplo atraente “do uso de um organismo simples para tentar entender fenômenos comportamentais bastante complexos”.

Embora os caracóis sejam criaturas bastante simples, a nova visão aproxima os cientistas da compreensão da base neural da memória de longo prazo em animais de ordem superior, como os humanos.

Embora muitas vezes não estejamos cientes do desafio, a formação da memória de longo prazo é “um processo incrivelmente energético”, disse Michael Crossley, pesquisador sênior da Universidade de Sussex e principal autor do novo estudo. Essas memórias dependem de forjarmos conexões sinápticas mais duráveis ​​entre os neurônios, e as células cerebrais precisam recrutar muitas moléculas para fazer isso. Para conservar recursos, um cérebro deve, portanto, ser capaz de distinguir quando vale a pena o custo de formar uma memória e quando não vale. Isso é verdade, seja o cérebro de um humano ou o cérebro de um “pequeno caracol com um orçamento energético apertado”, disse ele.

Em uma videochamada recente, Crossley mostrou um desses caracóis, um Lymnaea molusco com um cérebro que ele chamou de “bonito”. Enquanto um cérebro humano tem 86 bilhões de neurônios, o do caracol tem apenas 20,000 – mas cada um de seus neurônios é 10 vezes maior que o nosso e muito mais acessível para estudo. Esses neurônios gigantes e seus circuitos cerebrais bem mapeados fizeram dos caracóis um assunto favorito para pesquisas em neurobiologia.

As minúsculas forrageadoras também são “aprendizes notáveis” que podem se lembrar de algo após uma única exposição a ele, disse Crossley. No novo estudo, os pesquisadores examinaram profundamente os cérebros dos caracóis para descobrir o que acontecia no nível neurológico quando eles adquiriam memórias.

Persuadindo Memórias

Em seus experimentos, os pesquisadores deram aos caracóis duas formas de treinamento: forte e fraco. Durante um treinamento intenso, eles primeiro pulverizavam os caracóis com água com sabor de banana, que os caracóis tratavam como neutra em seu apelo: eles engoliam um pouco, mas depois cuspiam um pouco. Em seguida, a equipe deu açúcar aos caracóis, que eles devoraram avidamente.

Quando testaram os caracóis um dia depois, os caracóis mostraram que haviam aprendido a associar o sabor da banana com o açúcar daquela única experiência. Os caracóis pareciam perceber o sabor como mais desejável: eles estavam muito mais dispostos a engolir a água.

Por outro lado, os caracóis não aprenderam essa associação positiva com uma sessão de treinamento fraca, na qual um banho aromatizado com coco era seguido por uma guloseima de açúcar muito mais diluída. Os caracóis continuaram a engolir e cuspir a água.

Até agora, o experimento era essencialmente uma versão em caracol dos famosos experimentos de condicionamento de Pavlov, nos quais os cães aprendiam a babar quando ouviam o som de um sino. Mas então os cientistas analisaram o que aconteceu quando deram aos caracóis um treinamento forte com sabor de banana, seguido horas depois por um treinamento fraco com sabor de coco. De repente, os caracóis também aprenderam com o treinamento fraco.

Quando os pesquisadores mudaram a ordem e fizeram o treinamento fraco primeiro, novamente falhou em transmitir uma memória. Os caracóis ainda formavam uma memória do treinamento forte, mas isso não teve um efeito de fortalecimento retroativo na experiência anterior. Trocar os sabores usados ​​nos treinos forte e fraco também não surtiu efeito.

Os cientistas concluíram que o treinamento forte empurrou os caracóis para um período “rico em aprendizado”, no qual o limiar para a formação da memória era menor, permitindo-lhes aprender coisas que de outra forma não aprenderiam (como a associação de treinamento fraco entre um sabor e açúcar diluído). Tal mecanismo poderia ajudar o cérebro a direcionar recursos para o aprendizado em momentos oportunos. A comida pode deixar os caracóis mais alertas para potenciais fontes de alimento nas proximidades; o contato com o perigo pode aguçar sua sensibilidade às ameaças.

No entanto, o efeito sobre os caracóis foi passageiro. O período rico em aprendizado persistiu por apenas 30 minutos a quatro horas após o treinamento intenso. Depois disso, os caracóis pararam de formar memórias de longo prazo durante a sessão de treinamento fraco, e não foi porque eles esqueceram o treinamento forte - a memória disso persistiu por meses.

Ter uma janela crítica para o aprendizado aprimorado faz sentido porque, se o processo não for desativado, “isso pode ser prejudicial para o animal”, disse Crossley. O animal pode não apenas investir muitos recursos no aprendizado, mas também aprender associações prejudiciais à sua sobrevivência.

Percepções alteradas

Ao sondar com eletrodos, os pesquisadores descobriram o que acontece dentro do cérebro de um caracol quando ele forma memórias de longo prazo a partir dos treinamentos. Ocorrem dois ajustes paralelos na atividade cerebral. O primeiro codifica a própria memória. A segunda está “puramente envolvida na alteração da percepção do animal sobre outros eventos”, disse Crossley. Ele “muda a maneira como vê o mundo com base em suas experiências passadas”.

Eles também descobriram que poderiam induzir a mesma mudança na percepção dos caracóis bloqueando os efeitos da dopamina, a substância química do cérebro produzida pelo neurônio que ativava o comportamento de cuspir. Com efeito, isso desligou o neurônio para cuspir e deixou o neurônio para engolir constantemente ligado. A experiência teve o mesmo efeito de transição que o treinamento forte teve nos experimentos anteriores: horas depois, os caracóis formaram uma memória de longo prazo do treinamento fraco.

Os pesquisadores mapearam de maneira completa e elegante o processo, desde “o comportamento até os fundamentos eletrofisiológicos dessa interação entre memórias passadas e novas”, disse Pedro Jacó, um pós-doutorando da Universidade de Oxford que não esteve envolvido no estudo. “Ter o conhecimento de como isso acontece mecanicamente é interessante porque provavelmente é conservado entre as espécies.”

Frank, no entanto, não está totalmente convencido de que o fato de os caracóis não ingerirem água com sabor após o treinamento fraco significa que eles não guardaram nenhuma memória disso. Você pode ter uma memória, mas não agir sobre ela, disse ele, então fazer essa distinção pode exigir experimentos de acompanhamento.

Os mecanismos por trás do aprendizado e da memória são surpreendentemente semelhantes em moluscos e mamíferos como os humanos, disse Glanzman. Até onde os autores sabem, esse mecanismo exato não foi demonstrado em humanos, disse Crossley. “Pode ser uma característica amplamente conservada e, portanto, merece mais atenção”, disse ele.

Seria interessante estudar se uma mudança na percepção poderia se tornar mais permanente, disse Glanzman. Ele suspeita que isso seja possível se os caracóis receberem um estímulo aversivo, algo que os deixe doentes em vez de algo de que gostem.

Por enquanto, Crossley e sua equipe estão curiosos sobre o que acontece no cérebro desses caramujos quando eles realizam vários comportamentos, não apenas abrindo ou fechando a boca. “Estas são criaturas bastante fascinantes”, disse Crossley. “Você realmente não espera que esses animais sejam capazes de realizar esses tipos de processos complexos.”

Nota do editor: Loren Frank é um investigador da Simons Foundation's Autism Research Initiative (SFARI). A Fundação Simons também financia Quanta como uma revista editorialmente independente. As decisões de financiamento não têm influência em nossa cobertura.