As memórias são melindrosas. Eu estive viajando pelo Atlântico Canadá nas últimas três semanas, e minhas lembranças da viagem – datas, lugares, comidas, aventuras – não combinam com alfinetes no Google Maps ou entradas de diário. Meu cérebro estava aprendendo novas experiências e codificando memórias — mas não com força suficiente para durar nem uma semana.
A retenção de memória piora com a idade. Para pessoas com lesões cerebrais, como um acidente vascular cerebral ou trauma físico no cérebro, a deficiência pode ser totalmente debilitante. E se houvesse uma maneira de aumentar artificialmente a capacidade do cérebro de reter memórias?
A ideia soa como um Black Mirror episódio. Mas este mês, um novo estudo in Fronteiras na neurociência humana forneceram algumas das primeiras evidências de que uma “prótese de memória” é possível em humanos. A prótese não é um dispositivo; em vez disso, é uma série de eletrodos implantados dentro do hipocampo – uma estrutura enterrada profundamente no cérebro que é crítica para memórias episódicas – que codifica quando, onde e o que de nossas experiências diárias.
A configuração se baseia em uma visão totalmente não romântica da memória. Em vez das ondas de ricas, detalhadas, memórias emocionais que inundam nossos cérebros, sustenta que as memórias são simplesmente sinais elétricos gerados por uma rodovia neural bem regulada dentro do hipocampo. Se pudermos capturar esses sinais enquanto uma pessoa está aprendendo, então, em teoria, poderíamos reproduzir as gravações de volta ao cérebro – na forma de zaps elétricos – e potencialmente aumentar essa memória específica.
A equipe construiu em seu trabalho anterior de próteses de memória de engenharia. Em pessoas com epilepsia, eles mostraram que, ao reintroduzir sinais neurais que codificam um tipo de memória em uma tarefa específica, os zaps aumentaram a lembrança em mais de 50%.
O estudo envolveu uma pequena coorte. Mas, incrivelmente, aqueles que sofreram de perda de memória anterior mostraram as melhores melhorias.
Para ser claro, a equipe não desenvolveu uma câmera de vídeo para memória. O sistema imita parcialmente o processo normal do hipocampo para codificação e recuperação de memória, o que pode ser notoriamente subjetivo e pouco confiável. Uma prótese de memória semelhante pode não funcionar bem no mundo real, onde somos constantemente bombardeados com novas experiências e recordações.
Dito isso, o estudo mostra uma maneira de ajudar pessoas com demência, Alzheimer ou outras causas de perda de memória a reter trechos de suas vidas que poderiam ser perdidos.
“É um vislumbre do futuro do que podemos fazer para restaurar a memória”, dito Dr. Kim Shapiro da Universidade de Birmingham, que não esteve envolvido no estudo, para MIT Technology Review.
Como isso funciona?
Tudo se resume aos pulsos elétricos ao redor do hipocampo e dentro dele.
Vamos ampliar. O hipocampo, uma estrutura em forma de cavalo-marinho, é frequentemente descrito como um centro monolítico de memórias. Mas – insira uma analogia com a comida – em vez de um bloco uniforme de queijo, é mais como um molho de queijo de várias camadas, com pulsos elétricos fluindo por diferentes camadas à medida que codifica, retém e evoca memórias.
Para a prótese de memória, a equipe se concentrou em duas regiões específicas: CA1 e CA3, que formam um circuito neural altamente interconectado. Décadas de trabalho em roedores, primatas e humanos apontaram para essa estrada neural como o cerne da codificação de memórias.
Os membros da equipe, liderados pelos Drs. Dong Song, da Universidade do Sul da Califórnia, e Robert Hampson, da Wake Forest School of Medicine, não são estranhos às próteses de memória. Com o “bioengenheiro de memória” Dr. Theodore Berger – que trabalhou no sequestro do circuito CA3-CA1 para melhoria da memória por mais de três décadas – a equipe dos sonhos teve seu primeiro sucesso em humanos em 2015.
A ideia central é simples: replicar os sinais do hipocampo com um substituto digital. Não é tarefa fácil. Ao contrário dos circuitos de computador, os circuitos neurais não são lineares. Isso significa que os sinais costumam ser extremamente ruidosos e se sobrepõem no tempo, o que reforça – ou inibe – os sinais neurais. Como Berger disse na época: “É uma caixa preta caótica”.
Para decifrar o código da memória, a equipe elaborou dois algoritmos. O primeiro, chamado de modelo de decodificação de memória (MDM), obtém uma média dos padrões elétricos de várias pessoas à medida que elas formam memórias. O outro, chamado multi-input, multi-output (MIMO), é um pouco mais sofisticado, pois incorpora padrões elétricos de entrada e saída - ou seja, o circuito CA3-CA1 - e imita esses sinais no espaço e no tempo. Em teoria, pulsar ambos os sinais elétricos baseados em MDM e MIMO de volta ao hipocampo deve dar um impulso.
Em uma série de experimentos, primeiro em ratos e macacosentão em humanos saudáveis, a equipe descobriu que suas próteses de memória poderiam melhorar a memória quando os circuitos neurais foram temporariamente interrompidos, como com drogas. Mas contornar circuitos danificados não é suficiente - o que eles queriam era uma verdadeira prótese de memória que pudesse substituir o hipocampo se danificado.
A Whole New World
O novo estudo se beneficiou de um valioso recurso de neurociência: pessoas com epilepsia que têm eletrodos implantados em regiões relacionadas à memória de seus cérebros. Os implantes, nas profundezas do cérebro, ajudam os neurocirurgiões a rastrear a origem das convulsões das pessoas. Entre os 25 participantes selecionados, alguns não apresentavam outros sintomas além da epilepsia, enquanto outros apresentavam lesões cerebrais leves a moderadas.
Aqui está o teste. Os participantes viram uma imagem em uma tela e, depois de um atraso, eles viram a mesma imagem com até sete alternativas diferentes. Seu objetivo era escolher a imagem familiar. Cada participante percorreu rapidamente 100-150 tentativas, durante as quais sua atividade hipocampal foi registrada para capturar sua memória de curto prazo.
Após pelo menos 15 minutos, os participantes viram 3 imagens e pediram para classificar a familiaridade de cada uma. É uma tarefa complicada: uma era uma imagem de amostra do julgamento, outra uma alternativa que parecia familiar e uma nunca vista anteriormente. Isso foi destinado a capturar sua memória de longo prazo.
Flash para a frente. Um dia entre a remoção dos eletrodos, os participantes foram submetidos a outra rodada de testes de memória semelhantes aos anteriores. Algumas pessoas receberam estimulação elétrica com base em seus próprios sinais neurais, processados pelo algoritmo MDM ou MIMO. Outros foram eletrocutados com pulsos aleatórios. O último grupo não recebeu nenhum estímulo.
No geral, estimular o cérebro de pessoas com epilepsia aumentou o desempenho da memória em cerca de 15%. Aqueles pulsados com MDM – que usa os sinais elétricos médios – tiveram um aumento de apenas 13.8%. Em contraste, o modelo MIMO, que imita os sinais neurais de cada hipocampo, melhorou seu desempenho em 36%.
“Independentemente da função de memória de linha de base (prejudicada versus normal), o modelo MIMO produz pelo menos o dobro da facilitação em comparação com o modelo MDM”, disse a equipe.
O longo caminho à frente
Embora promissor, o estudo é apenas o próximo pequeno passo em direção a uma prótese hipocampal. Como os participantes tiveram seus eletrodos removidos após o segundo teste, não sabemos se – nem por quanto tempo – os efeitos duraram ou se a estimulação contínua é necessária.
Embora uma prótese de memória possa beneficiar pessoas com Alzheimer, muitos detalhes precisam ser resolvidos. A configuração do eletrodo aqui é relativamente rudimentar – um microarray ou um dispositivo não invasivo seria possível? Em caso afirmativo, o dispositivo deve ser ligado 24 horas por dia, 7 dias por semana? Afinal, não nos lembramos de todas as nossas memórias – há uma espécie de “purga” sináptica que ocorre durante o sono.
Por enquanto, a tecnologia está longe de estar pronta para uso clínico. Mas é um vislumbre do que poderia ser. No mínimo, o estudo mostra que, semelhante a um sistema controlado pelo cérebro, Membro prostético, um chip de memória não é impossível para as pessoas que mais precisam dele.
