Pela primeira vez, os cientistas descobriram que a região da memória do nosso cérebro é composta não por uma, mas por duas partes: uma responsável pelo processamento de experiências passadas de tempo e lugar, e outra que é mais preditiva e estrutura ativamente o comportamento futuro. Pesquisadores da Universidade Cornell descobriram que no hipocampo, um código neural é responsável pela nossa capacidade de “conectar pontos”, como lembrar para onde precisamos ir.
Por exemplo, precisamos de um pão. O segundo tipo de código neural, o código preditivo, é responsável por improvisar novos planos. Assim, usando o mesmo exemplo, se a padaria fechar inesperadamente, o segundo tipo de código neural desenvolverá um plano B e preverá qual caminho seguir, resultando em um comportamento mais flexível.
Num estudo com ratos, os cientistas identificaram e isolaram duas funções distintas de memória usando técnicas optogenéticas avançadas para desativar um tipo de memória de cada vez. Compreensivelmente, isto representa uma promessa estimulante para o tratamento de problemas de memória e aprendizagem na doença de Alzheimer e na demência.
“Descobrimos que existem dois códigos neurais diferentes que sustentam estes aspectos muito importantes da memória e da cognição, e que podem ser separados como fizemos nas nossas experiências”, disse Antonio Fernandez-Ruiz, professor assistente de neurobiologia e comportamento na Faculdade de Artes e Ciências (A&S) de Cornell.
Os pesquisadores colocaram uma série de eletrodos nos cérebros dos ratos para rastrear todos os neurônios em atividade simultaneamente e, em seguida, usaram a optogenética para manipular essa atividade. Um vírus é então usado para inibir um grupo preciso de neurônios sem silenciá-los completamente.
Usando esse método em uma área do hipocampo associada ao aprendizado de tarefas, os cientistas observaram que os ratos foram capazes de aprender um caminho do ponto A ao ponto D com uma recompensa no final, mas a memória não conseguiu “grudar” devido ao disparo de erro induzido. Quando o experimento foi repetido depois de dormir, os ratos conseguiram se lembrar dos pontos A e D, mas não conseguiram se lembrar do caminho até o ponto de recompensa.
“Essa sequência de etapas é codificada no cérebro como uma sequência de células disparando”, disse Fernandez-Ruiz. “A forma como nos lembraremos disso no futuro é que, quando dormimos, a mesma sequência de atividades é repetida, de modo que os mesmos neurônios que codificam [o caminho] disparam na mesma ordem”.
Fundamentalmente, durante o sono, os neurônios são incapazes de disparar em sequência para consolidar a memória; portanto, embora se lembre de dois pontos, não retém nenhuma das associações.
Em outro experimento, ratos foram tratados de forma semelhante e foram encarregados de encontrar um novo caminho para uma recompensa a cada dia. Quando neurônios específicos foram interrompidos, os ratos não conseguiam lembrar como atingir seus objetivos.
“Esse comportamento exige que forme um mapa, o que requer planejamento e habilidades preditivas, e lembre-se dele para orientar suas ações”, disse Fernandez-Ruiz. Em outro teste, os ratos foram incumbidos de associar um local a uma recompensa. Quando os cientistas inibiram a área de codificação preditiva, a sua memória associativa permaneceu intacta, mostrando pela primeira vez como dois lados da mesma moeda podem realmente ser muito diferentes."
“Ao observar quais tipos de déficits de memória os pacientes desenvolvem, podemos tentar inferir quais tipos de mecanismos neuronais subjacentes estão comprometidos, o que nos ajudará a desenvolver intervenções mais direcionadas”, disse Fernandez-Ruiz.
O hipocampo, que leva o nome do gênero ao qual pertence devido ao seu formato semelhante, é uma área de particular foco na pesquisa do tratamento da doença de Alzheimer. O declínio cognitivo em pessoas com demência pode afetar dramaticamente o hipocampo, causando um declínio na memória e nas habilidades de navegação.
A pesquisa foi publicada na revista Science.