Para que as memórias sejam úteis, o cérebro deve associar o que aconteceu à situação em que aconteceu. Pesquisadores da Universidade de Bonn descobriram agora como o cérebro humano lida com essa tarefa. Suas descobertas mostram que dois grupos distintos de neurônios armazenam conteúdo e contexto separadamente e depois coordenam sua atividade para formar memórias completas. Em vez de misturar os dois tipos de informação nas mesmas células, o cérebro os mantém separados e os conecta quando necessário. Os resultados foram publicados na revista Nature.
Os humanos têm uma capacidade impressionante de reconhecer a mesma pessoa ou objeto em uma ampla variedade de situações. Por exemplo, você pode facilmente distinguir entre jantar com um amigo e participar de uma reunião de negócios com a mesma pessoa. “Já sabemos que nas profundezas dos centros de memória do cérebro, células específicas chamadas neurônios conceituais respondem a esse amigo, independentemente do ambiente em que ele aparece”, diz o professor Florian Mormann, da Clínica de Epileptologia do UKB, que também 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 criar uma memória significativa. Em roedores, 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 separadamente para permitir uma memória mais flexível? E como essas informações individuais se conectam quando precisamos lembrar de conteúdo específico de acordo com o contexto?” – afirma o Dr. Marcel Bausch, chefe do grupo de trabalho do Departamento de Epileptologia e membro do TRA “Vida e Saúde” da Universidade de Bonn.
Monitorando a atividade cerebral em tempo real
Para examinar estas questões, a equipa de investigação registou sinais eléctricos de neurónios individuais em pacientes com epilepsia resistente a medicamentos. Como parte da avaliação clínica, já foram colocados eletrodos no hipocampo e em regiões próximas que são importantes para a memória. Enquanto os médicos monitoravam suas convulsões para avaliar as opções de tratamento, os pacientes também participavam de tarefas voluntárias no computador.
Durante esses experimentos, os participantes observaram pares de imagens e responderam a diferentes tipos de perguntas sobre elas. Por exemplo, eles podem ser questionados se o objeto era “maior” quando a pergunta “Maior?” “Isso nos permitiu observar como o cérebro processa a mesma imagem em diferentes contextos de tarefas”, diz Morman.
Dois sistemas neurais diferentes para memória
Os pesquisadores estudaram a atividade de mais de 3.000 neurônios e encontraram dois grupos bastante diferentes. Um grupo, conhecido como neurônios de conteúdo, respondeu a determinadas imagens, como cookies, independentemente da tarefa em questão. Outro grupo, denominado neurônios de contexto, respondeu ao tipo de pergunta feita, como “Mais?”, independentemente da imagem mostrada. Em contraste com as descobertas em roedores, apenas um pequeno número de neurônios desempenhou ambas as funções simultaneamente.
“A principal descoberta foi que esses dois grupos independentes de neurônios codificavam conteúdo e contexto juntos e de forma mais confiável quando os pacientes resolviam o problema corretamente”, diz Bausch.
Como o cérebro recupera memórias a partir de pistas
Durante o experimento, a interação entre esses dois grupos de neurônios aumentou. A atividade do neurônio de conteúdo começou a prever a resposta do neurônio de contexto após apenas algumas dezenas de milissegundos. “O neurônio ‘biscoito’ pareceu aprender a estimular ‘Mais?’ neurônio”, diz Morman.
Essa interação atua como um sistema de controle para garantir que apenas o contexto apropriado seja retornado durante a recuperação. Um processo conhecido como conclusão de padrão permite ao cérebro reconstruir uma memória completa, mesmo que apenas parte da informação esteja disponível. Segundo os investigadores, esta separação de papéis ajuda a explicar porque é que a memória humana é tão adaptativa. Ao armazenar conteúdo e contexto em “bibliotecas neurais” separadas, o cérebro pode aplicar o mesmo conhecimento a muitas situações diferentes sem precisar de um neurônio único para cada combinação possível.
“Essa 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. Mohrmann acrescenta: “A capacidade desses grupos de neurônios de se comunicarem espontaneamente nos permite generalizar informações enquanto preservamos os detalhes específicos de eventos individuais”.
O que vem a seguir para a pesquisa de memória
Neste estudo, o contexto foi determinado pelas questões exibidas na 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 planeiam testar estes mecanismos fora dos ambientes clínicos.
Outro próximo passo importante é estudar o que acontece quando as interações entre esses grupos de neurônios são deliberadamente interrompidas. Isto pode revelar se tal intervenção afeta a capacidade de uma pessoa de recordar a memória correta no contexto correto ou de tomar decisões corretas.
O estudo foi financiado pela DFG, pela Fundação Volkswagen e pelo projeto conjunto NRW “iBehave”.
