Para que as memórias sejam eficazes, o cérebro deve associar o que aconteceu à situação. Pesquisadores da Forest University descobriram agora como o cérebro humano gerencia essa tarefa. As suas descobertas mostram que dois grupos distintos de neurónios armazenam conteúdo e contexto separadamente e depois coordenam a sua actividade para formar uma memória completa. Em vez de misturar os dois tipos de informação na mesma célula, o cérebro os mantém separados e os vincula quando necessário. Os resultados foram publicados na revista Nature.
Os humanos têm uma capacidade impressionante de reconhecer a mesma pessoa ou objeto em diferentes situações. Por exemplo, você pode facilmente perceber a diferença entre jantar com um amigo e participar de uma reunião de negócios com a mesma pessoa. “Já sabemos que no fundo do centro de memória do cérebro, células específicas, chamadas neurônios de percepção, reagem a esse amigo, independentemente do ambiente em que ele aparece”, diz o professor Florian Mormann, da Clínica de Epileptologia do UKB, que é membro da Área de Pesquisa Transdisciplinar (TRA) “Vida e Saúde” da Universidade de Bonn.
Ao mesmo tempo, o cérebro deve conectar esse conteúdo armazenado com o contexto circundante para formar uma memória significativa. Nos ratos, os neurônios individuais geralmente combinam os dois tipos de informação. “Nós nos perguntamos: o cérebro humano funciona de maneira fundamentalmente diferente aqui? Ele mapeia o conteúdo e o contexto de maneira diferente para permitir uma memória mais flexível? E como essas informações separadas se conectam quando o conteúdo específico do contexto precisa ser lembrado?” diz o Dr. Marcel Bausch, líder do grupo de trabalho do Departamento de Epileptologia e membro do TRA “Vida e Saúde” da Universidade de Bonn.
Visualizando a atividade cerebral em tempo real
Para explorar estas questões, a equipa de investigação registou sinais eléctricos de neurónios individuais em pacientes com epilepsia resistente a medicamentos. Como parte da avaliação clínica, eletrodos já foram colocados no hipocampo e em áreas adjacentes importantes para a memória. Enquanto os médicos monitoravam as suas convulsões para avaliar as opções de tratamento, os pacientes também participavam voluntariamente de tarefas baseadas em computador.
Durante esses testes, os participantes visualizam pares de imagens e respondem a uma variedade de perguntas sobre elas. Por exemplo, pode ser perguntado “grande?” Quando solicitado com a consulta se um objeto era “grande”. “Isso nos permite observar como o cérebro processa exatamente a mesma imagem em diferentes contextos de tarefas”, disse Morman.
Dois sistemas de neurônios distintos para memória
Os pesquisadores examinaram a atividade de mais de 3.000 neurônios e identificaram dois grupos bastante distintos. Um grupo, conhecido como neurônios de conteúdo, responde a imagens específicas, como um biscoito, independentemente da tarefa que está sendo executada. Outro grupo, denominado neurônios de contexto, responde a perguntas como “grande?” independentemente da imagem mostrada. Em contraste com as descobertas em ratos, apenas um pequeno número de neurônios desempenha as duas funções simultaneamente.
“Uma descoberta importante foi que esses dois grupos independentes de neurônios codificavam conteúdo e contexto juntos e de forma mais confiável quando os pacientes resolviam a tarefa corretamente”, disse Bausch.
Como o cérebro reconstrói memórias a partir de pistas
À medida que o experimento avançava, a interação entre esses dois grupos de neurônios tornou-se mais forte. A atividade de um neurônio de conteúdo começa a prever a resposta de um neurônio de contexto várias dezenas de milissegundos depois. “Parecia que o neurônio ‘biscoito’ estava aprendendo a estimular o ‘grande’?” neurônios”, disse Morman.
Essa interação atua como um mecanismo de controle que garante que apenas o contexto relevante seja recuperado durante a recuperação. O processo, conhecido como conclusão de padrão, permite ao cérebro reconstruir uma memória inteira, mesmo quando apenas partes da informação estão disponíveis. Segundo os pesquisadores, essa separação de papéis ajuda a explicar por que a memória humana é tão adaptável. Ao armazenar conteúdo e contexto em “bibliotecas neurais” separadas, o cérebro pode aplicar o mesmo conhecimento a diferentes situações sem exigir um neurônio único para cada combinação possível.
“Esta divisão de trabalho provavelmente explica a flexibilidade da memória humana: o cérebro pode reutilizar o mesmo conceito em inúmeras situações novas sem exigir um neurônio especializado para cada combinação individual, armazenando conteúdo e contexto em ‘bibliotecas neurais’ separadas”, diz Bausch. Morman acrescentou: “A capacidade destes grupos neuronais de se ligarem espontaneamente permite-nos generalizar a informação, preservando os detalhes específicos de eventos individuais”.
O que vem a seguir para a pesquisa da memória
Neste estudo, o contexto foi definido por questões exibidas em uma tela. No entanto, os contextos do mundo real também podem ser passivos, como o ambiente em que você se encontra. Pesquisas futuras precisarão determinar se o cérebro processa esses contextos cotidianos da mesma maneira. Os cientistas também planejam testar esses processos fora do ambiente clínico.
Outro próximo passo importante é examinar o que acontece quando as interações entre esses grupos de neurônios são intencionalmente interrompidas. Isto pode revelar se tal interferência afeta a capacidade de uma pessoa de recordar memórias corretas no contexto correto ou de tomar decisões corretas.
A pesquisa foi financiada pela DFG, pela Fundação Volkswagen e pelo projeto conjunto NRW “iBehave”.
