Todos os dias, o cérebro transforma impressões fugazes, faíscas criativas e experiências emocionais em memórias duradouras que moldam a nossa identidade e orientam as nossas decisões. Uma questão central na neurociência é como o cérebro decide quais informações devem ser armazenadas e quanto tempo essas memórias devem durar.
Descobertas recentes mostram que as memórias de longo prazo são formadas por uma sequência de processos de temporização molecular ativados em diferentes partes do cérebro. Usando um sistema comportamental de realidade virtual em ratos, os cientistas identificaram fatores regulatórios que ajudam as memórias a se moverem para um estado cada vez mais estável ou permitem que desapareçam completamente.
Um estudo foi publicado a natureza Destaca quantas regiões do cérebro trabalham juntas para reconstruir memórias ao longo do tempo, com pontos de verificação que ajudam a avaliar o quão significativa é cada memória e quão durável ela deve ser.
“Esta é uma descoberta importante porque explica como ajustamos a estabilidade da memória”, disse Priya Rajasethupathi, chefe do Laboratório de Dinâmica Neural e Cognição da Família Horbach na Escola. “O que escolhemos lembrar é um processo em constante evolução, em vez de um simples toque de botão.”
Indo além do modelo clássico de memória
Durante anos, os investigadores concentraram-se em dois centros primários de memória: o hipocampo, que suporta a memória de curto prazo, e o córtex, que se acredita armazenar a memória de longo prazo. Acreditava-se que essas memórias de longo prazo estavam atrás de interruptores biológicos.
“Os modelos existentes de memória no cérebro envolvem moléculas de memória semelhantes a transistores que atuam como interruptores liga/desliga”, diz Rajasethupathi.
Esta visão mais antiga sugere que, uma vez marcada uma memória para armazenamento de longo prazo, ela persistirá indefinidamente. Embora este quadro forneça informações úteis, não explica porque é que algumas memórias de longo prazo duram semanas enquanto outras permanecem vivas durante décadas.
Um caminho chave que liga a memória de curto e longo prazo
Em 2023, Rajasethupathi e colegas descreveram um circuito cerebral que conecta sistemas de memória de curto e longo prazo. Um componente central desta via é o tálamo, que ajuda a determinar quais memórias devem ser retidas e as direciona para o córtex para estabilidade a longo prazo.
Estas descobertas abriram a porta para questões profundas: o que acontece às memórias depois de saírem do hipocampo e que mecanismos moleculares decidem se as memórias duram ou desaparecem?
Testes de realidade virtual revelam persistência de memória
Para investigar esses processos, a equipe criou uma configuração de realidade virtual que permitiu aos ratos criar memórias específicas. “Uma pós-doutoranda em meu laboratório, Andrea Terseros, desenvolveu um modelo comportamental elegante que nos permite abrir esse problema de uma nova maneira”, diz Rajasethupathi. “Ao variar quantas vezes certas experiências foram repetidas, conseguimos fazer com que os ratos se lembrassem de algumas coisas melhor do que de outras e depois olhassem para o cérebro para ver quais processos estavam associados à persistência da memória”.
A correlação por si só não poderia responder à questão-chave, então a co-líder Celine Chen desenvolveu uma plataforma de triagem baseada em CRISPR para alterar a atividade genética no tálamo e no córtex. Esta abordagem mostra que a remoção de moléculas específicas altera a duração das memórias e que cada molécula opera em sua própria escala de tempo.
Estabilidade da memória do guia de programa cronometrado
Os resultados indicam que a memória de longo prazo não depende de um único botão liga/desliga, mas sim de uma sequência de programas reguladores de genes que se desdobram como temporizadores moleculares por todo o cérebro.
Os primeiros temporizadores são ativados rapidamente, mas desaparecem rapidamente, permitindo que as memórias desapareçam. Os temporizadores posteriores são implementados mais lentamente, proporcionando experiências importantes que fornecem o suporte estrutural necessário para perseverar. Neste estudo, a repetição serve como um substituto da importância, permitindo aos investigadores comparar contextos frequentemente repetidos com aqueles que ocorrem com pouca frequência.
A equipe identificou três reguladores transcricionais necessários para manter a memória: Camta1 e Tcf4 no tálamo e Ash1l no córtex cingulado anterior. Essas moléculas não são necessárias para a formação inicial da memória, mas são importantes para o armazenamento. A interrupção de Camta1 e Tcf4 enfraquece as conexões entre o tálamo e o córtex e prejudica a memória.
Segundo o modelo, a formação da memória começa no hipocampo. Camta1 e seus alvos posteriores ajudam a manter intactas essas primeiras memórias. Com o tempo, o Tcf4 e os seus alvos são ativados para fortalecer a adesão celular e o suporte estrutural. Finalmente, Ash1l promove programas de remodelação da cromatina que fortalecem a estabilidade da memória.
“A menos que você promova memórias nesses cronômetros, acreditamos que você esquecerá isso rapidamente”, diz Rajasethupathi.
Mecanismos de memória compartilhada em toda a biologia
Ash1l faz parte de uma família de proteínas conhecidas como histonas metiltransferases, que ajudam a manter funções como a memória em outros sistemas. “No sistema imunológico, essas moléculas ajudam o corpo a lembrar de infecções passadas; durante o desenvolvimento, essas mesmas moléculas ajudam as células a lembrar que se tornaram um neurônio ou um músculo e a manter essa identidade a longo prazo”, disse Rajasethupathi. “O cérebro pode reutilizar essas formas onipresentes de memória celular para apoiar a memória cognitiva”.
Estas descobertas podem eventualmente ajudar os investigadores a combater doenças relacionadas com a memória. Ao compreender os programas genéticos que armazenam a memória, os cientistas poderão redirecionar os caminhos da memória em torno de regiões cerebrais danificadas em condições como a doença de Alzheimer, sugere Rajasethupathy. “Se conhecermos a segunda e terceira áreas que são importantes para a consolidação da memória, e soubermos que os neurónios estão a morrer na primeira área, talvez possamos contornar a área danificada e deixar que as partes saudáveis do cérebro assumam o controlo”, diz ela.
Próxima etapa: Decodificando o sistema temporizador de memória
A equipe de Rajasethupathi pretende agora desvendar como esses temporizadores moleculares são ativados e o que determina sua duração. Isto inclui investigar como o cérebro avalia a importância das memórias e determina quanto tempo elas durarão. O seu trabalho continua a apontar para o tálamo como um centro central neste processo de tomada de decisão.
“Estamos interessados em compreender a vida de uma memória além da sua formação inicial no hipocampo”, diz Rajasethupathi. “Acreditamos que o tálamo e as correntes paralelas que se comunicam com o córtex são fundamentais para este processo”.
