As sinapses podem não ser a base da memória

O cérebro Ele contém milhares e milhares de interconexões entre seus neurônios, que são separados por um pequeno espaço conhecido como sinapses. É aqui que a transmissão de informações passa de neurônio para neurônio..

Há algum tempo se vê que a atividade da sinapse não é estática, ou seja, nem sempre é a mesma. Pode ser aumentado ou diminuído como consequência de estímulos externos, como coisas que vivemos. Esta qualidade de ser capaz de modular a sinapse é conhecida como plasticidade cerebral ou neuroplasticidade.

Até agora, foi assumido que esta capacidade de modular sinapses desempenha um papel na ativo em duas atividades tão importantes para o desenvolvimento do cérebro quanto a aprendizagem e a memória. Digo até agora, visto que há uma nova corrente alternativa a este esquema explicativo, segundo a qual para entender como a memória funciona, as sinapses não são tão importantes como normalmente se acredita.

A história das sinapses

Graças a Ramón y Cajal, sabemos que neurônios Eles não formam um tecido unificado, mas são separados por espaços interneuronais, lugares microscópicos que Sherrington chamaria mais tarde de "sinapses". Décadas depois, o psicólogo Donald Hebb ofereceria uma teoria segundo a qual as sinapses nem sempre são igual no tempo e pode ser modulado, ou seja, ele falou do que conhecemos como neuroplasticidade:

dois ou mais neurônios podem fazer com que a relação entre eles se consolide ou degrade, tornando certos canais de comunicação mais frequentes do que outros. Curiosamente, cinquenta anos antes de postular essa teoria, Ramón y Cajal deixou em seus escritos evidências da existência dessa modulação.

Hoje conhecemos dois mecanismos que são utilizados no processo de plasticidade cerebral: a potenciação de longo prazo (LTP), que é uma intensificação da sinapse entre dois neurônios; e depressão de longa duração (LTD), que é o completo oposto da primeira, ou seja, redução na transmissão de informações.

Memória e neurociência, evidências empíricas com controvérsia

A aprendizagem É o processo pelo qual associamos coisas e eventos da vida para adquirir novos conhecimentos. Memória é a atividade de manter e reter esses conhecimentos aprendidos ao longo do tempo. Ao longo da história, houve centenas de experimentos em busca de como o cérebro executa essas duas atividades.

Um clássico dessa pesquisa é o trabalho de Kandel e Siegelbaum (2013) com um pequeno invertebrado, o caracol marinho conhecido como Aplysia. Nesta pesquisa, eles viram que mudanças na condutividade sináptica foram geradas como consequência de como o animal responde ao ambiente, mostrando que a sinapse está envolvida no processo de aprendizagem e memorização. Mas um experimento mais recente com Aplysia por Chen et al. (2014) encontraram algo que conflita com as conclusões alcançadas anteriormente. O estudo revela que a memória de longo prazo persiste no animal nas funções motoras após a sinapse. foi inibido por drogas, lançando dúvidas sobre a ideia de que a sinapse participa de todo o processo de memória.

Outro caso que apóia essa ideia surge de experimentar proposto por Johansson et al. (2014). Nessa ocasião, foram estudadas as células de Purkinje do cerebelo. Essas células têm entre suas funções controlar o ritmo dos movimentos e serem estimuladas por diretamente e sob uma inibição de sinapse por drogas, contra todos os prognósticos, eles continuaram a marcar o ritmo. Johansson concluiu que sua memória não é influenciada por mecanismos externos, e que eles são as células de Purkinje sozinho que controla o mecanismo individualmente, independentemente das influências do sinapse.

Por último, um projeto realizada por Ryan et al. (2015) serviu para demonstrar que a força da sinapse não é um ponto crítico na consolidação da memória. De acordo com seu trabalho, ao injetar inibidores de proteínas em animais, um amnésia retrógradaOu seja, eles não podem reter novos conhecimentos. Mas se nesta mesma situação, aplicamos pequenos flashes de luz que estimulam a produção de certas proteínas (método conhecido como optogenética), sim, essa memória pode ser retida apesar do bloqueio químico induzido.

Aprendizagem e memória, mecanismos unidos ou independentes?

Para memorizar algo, primeiro temos que aprender sobre isso. Não sei se é por esse motivo, mas a literatura neurocientífica atual tende a colocar esses dois termos juntos e os experimentos em que se baseiam tendem a ter uma conclusão ambígua, que não permite distinguir entre processos de aprendizagem e de memória, dificultando a compreensão se utilizam um mecanismo comum ou não.

Um bom exemplo é o trabalho de Martin e Morris (2002) no estudo da hipocampo como um centro de aprendizagem. A base da pesquisa se concentrou nos receptores de N-Metil-D-Aspartato (NMDA), uma proteína que reconhece o neurotransmissor glutamato e que participa do sinal LTP. Eles mostraram que, sem o aumento de longo prazo nas células hipotalâmicas, é impossível aprender novos conhecimentos. O experimento consistiu em administrar bloqueadores do receptor NMDA a ratos, que são deixados em um tambor de água com um jangada, sendo incapaz de aprender a localização da jangada repetindo o teste, ao contrário de ratos sem inibidores.

Estudos posteriores revelam que se o rato receber treinamento antes da administração dos inibidores, o rato "compensa" a perda de LTP, ou seja, tem memória. A conclusão a ser mostrada é que o LTP participa ativamente da aprendizagem, mas não é tão claro que o faz na recuperação da informação.

A implicação da plasticidade cerebral

Existem muitos experimentos que mostram que a neuroplasticidade participa ativamente da aquisição de novos conhecimentos, por exemplo, o caso acima mencionado ou na criação de camundongos transgênicos nos quais remove o gene para a produção de glutamato, o que dificulta gravemente o aprendizado animal.

Em vez disso, seu papel na memória começa a ser mais duvidoso, como você leu com alguns exemplos citados. Começou a surgir uma teoria de que o mecanismo de memória está dentro das células, e não nas sinapses. Mas, como aponta o psicólogo e neurocientista Ralph Adolph, a neurociência descobrirá como o aprendizado e a memória funcionam nos próximos cinquenta anos, isto é, só o tempo esclarece tudo.

Referências bibliográficas:

• Chen, S., Cai, D., Pearce, K., Sun, P. Y.-W., Roberts, A. C., e Glanzman, D. EU. (2014). Restabelecimento da memória de longo prazo após o apagamento de sua expressão comportamental e sináptica na Aplysia. eLife 3: e03896. doi: 10.7554 / eLife.03896.
• Johansson, F., Jirenhed, D.-A., Rasmussen, A., Zucca, R., e Hesslow, G. (2014). Traço de memória e mecanismo de tempo localizado nas células cerebelares de Purkinje. Proc. Natl. Acad. Sci. USOS. 111, 14930-14934. doi: 10.1073 / pnas.1415371111.
• Kandel, E. R., e Siegelbaum, S. PARA. (2013). "Mecanismos celulares de armazenamento de memória implícita e a base biológica da individualidade", em Principles of Neural Science, 5th Edn., Eds E. R. Kandel, J. H. Schwartz, T. M. Jessell, S. PARA. Siegelbaum e A. J. Hudspeth (New York, NY: McGraw-Hill), 1461–1486.
• Martin, S. J. e Morris, R. G. M. (2002). Vida nova numa ideia antiga: a hipótese da plasticidade sináptica e da memória revisitada. Hippocampus 12, 609–636. doi: 10.1002 / hypo.10107.
• Ryan, T. J., Roy, D. S., Pignatelli, M., Arons, A. e Tonegawa, S. (2015). As células engrama retêm memória sob amnésia retrógrada. Science 348, 1007-1013. doi: 10.1126 / science.aaa5542.