Imagine que você está encontrando um amigo para jantar em um novo restaurante. Você pode experimentar pratos que você nunca comeu antes, e seu ambiente será completamente novo para você. No entanto, seu cérebro sabe que você teve experiências semelhantes – ler um cardápio, pedir aperitivos e saborear sobremesas são coisas que você provavelmente já fez ao jantar fora.
Neurocientistas do MIT agora identificaram populações de células que codificam cada um desses segmentos distintos em uma experiência geral. Esses pedaços de memória, armazenados no hipocampo, são ativados sempre que um tipo de experiência semelhante ocorre e são distintos do código neural que armazena memórias detalhadas de um local específico.
Os pesquisadores acreditam que esse tipo de “código de evento”, que eles descobriram em um estudo com ratos, pode ajudar o cérebro a interpretar situações novas e aprender novas informações usando as mesmas células para representar experiências semelhantes.
“Quando você encontra algo novo, há alguns estímulos realmente novos e notáveis, mas você já sabe bastante sobre essa experiência em particular, porque é um tipo de experiência semelhante ao que você já teve antes”, diz Susumu Tonegawa, professor de biologia e neurociência no Laboratório de Genética de Circuitos Neurais RIKEN-MIT no Instituto Picower de Aprendizagem e Memória do MIT.
Tonegawa é o autor sênior do estudo, que aparece hoje na revista Nature Neuroscience. Chen Sun, um estudante de graduação do MIT, é o principal autor do artigo. O estudante de graduação da Universidade de Nova York Wannan Yang e o associado técnico do Instituto Picower Jared Martin também são autores do artigo.
Abstração de codificação
Está bem estabelecido que certas células do hipocampo do cérebro são especializadas para armazenar memórias de locais específicos. Pesquisas em camundongos mostraram que, dentro do hipocampo, os neurônios chamados células de células disparam quando os animais estão em um local específico ou mesmo sonhando com esse local.
No novo estudo, a equipe do MIT queria investigar se o hipocampo também armazena representações de elementos mais abstratos de uma memória. Ou seja, em vez de disparar sempre que você entra em um restaurante específico, essas células podem codificar “sobremesa”, não importa onde você esteja comendo.
Para testar essa hipótese, os pesquisadores mediram a atividade nos neurônios da região CA1 do hipocampo de ratos, à medida que os ratos executavam repetidamente um labirinto de quatro voltas. No final de cada quarta volta, os ratos receberam uma recompensa. Como esperado, os pesquisadores encontraram células que acenderam quando os ratos alcançaram certos pontos ao longo da trilha. No entanto, os pesquisadores também encontraram conjuntos de células que estavam ativas durante uma das quatro voltas, mas não nas outras. Cerca de 30% dos neurônios do CA1 pareciam estar envolvidos na criação desse “código de evento”.
“Isso nos deu a ideia inicial de que, além de um código de espaço, as células do hipocampo também se preocupam com esse pedaço de experiência discreto chamado volta 1, ou esse pedaço de experiência discreto chamado volta 2, ou volta 3 ou volta 4”, Sun diz.
Para explorar ainda mais essa idéia, os pesquisadores treinaram ratos para executar um labirinto quadrado no dia 1 e depois um labirinto circular no dia 2, no qual eles também receberam uma recompensa após cada quarta volta. Eles descobriram que o local das células mudou sua atividade, refletindo o novo ambiente. No entanto, os mesmos conjuntos de células específicas da volta foram ativados durante cada uma das quatro voltas, independentemente da forma da pista. A atividade das células que codificam as voltas também permaneceu consistente quando as voltas foram encurtadas ou alongadas aleatoriamente.
“Mesmo nos novos locais espaciais, as células ainda mantêm sua codificação para o número da volta, sugerindo que as células que estavam codificando para uma volta quadrada 1 agora foram transferidas para codificar para uma volta circular 1”, diz Sun.
Os pesquisadores também mostraram que, se eles usavam optogenética para inibir a entrada sensorial de uma parte do cérebro chamada córtex entorrinal medial (MEC), a codificação de volta não ocorria. Agora eles estão investigando que tipo de contribuição a região do MEC fornece para ajudar o hipocampo a criar memórias que consistem em pedaços de uma experiência.
Dois códigos distintos
Essas descobertas sugerem que, de fato, toda vez que você janta, células de memória semelhantes são ativadas, não importa onde ou o que você esteja comendo. Os pesquisadores teorizam que o hipocampo contém “dois códigos de manipulação mútua e independente”, diz Sun. Um codifica mudanças contínuas no local, no tempo e na entrada sensorial, enquanto o outro organiza uma experiência geral em pedaços menores que se encaixam em categorias conhecidas como aperitivo e sobremesa.
“Acreditamos que ambos os tipos de códigos do hipocampo são úteis, e ambos são importantes”, diz Tonegawa. “Se quisermos lembrar todos os detalhes do que aconteceu em uma experiência específica, mudanças momento a momento que ocorreram, o monitoramento contínuo será eficaz. Mas, por outro lado, quando temos uma experiência mais longa, se você colocar em pedaços e lembre-se da ordem abstrata dos pedaços abstratos, isso é mais eficaz do que monitorar esse longo processo de mudanças contínuas “.
Tonegawa e Sun acreditam que redes de células que codificam partes de experiências também podem ser úteis para um tipo de aprendizado chamado transferência de aprendizado, que permite aplicar o conhecimento que você já tem para ajudá-lo a interpretar novas experiências ou aprender coisas novas. O laboratório de Tonegawa está agora trabalhando na tentativa de encontrar populações de células que possam codificar esses conhecimentos específicos.
Publicado em 08/04/2020 04h24
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