Todos os dias, o cérebro transforma impressões passageiras, faíscas criativas e experiências emocionais em memórias duradouras que moldam nossa identidade e orientam nossas decisões. Uma questão central na neurociência tem sido como o cérebro determina quais pedaços de informação valem a pena ser armazenados e por quanto tempo essas memórias devem permanecer.
Descobertas recentes mostram que memórias de longo prazo se formam através de uma sequência de mecanismos moleculares que ativam diferentes partes do cérebro. Usando um sistema de comportamento em realidade virtual em camundongos, cientistas identificaram fatores regulatórios que ajudam a mover memórias para estados cada vez mais estáveis ou permitem que elas desapareçam completamente.
Um estudo publicado na Nature destaca como várias regiões do cérebro trabalham juntas para reorganizar memórias ao longo do tempo, com pontos de verificação que ajudam a avaliar quão significativas cada memória é e quão duráveis elas devem ser.
“Essa é uma revelação importante porque explica como ajustamos a durabilidade das memórias”, diz Priya Rajasethupathy, chefe do Laboratório de Dinâmica Neural e Cognição da Família Skoler Horbach. “O que decidimos lembrar é um processo em evolução contínua, em vez de uma simples ação de ligar e desligar.”
Avançando Além do Modelo Clássico de Memória
Durante muitos anos, os pesquisadores se concentraram em dois centros principais de memória: o hipocampo, que suporta a memória de curto prazo, e o córtex, que se acreditava armazenar memórias de longo prazo. Essas memórias de longo prazo eram vistas como estando atrás de interruptores biológicos que ligam e desligam.
“Modelos existentes de memória no cérebro envolviam moléculas de memória semelhantes a transistores que atuavam como interruptores”, diz Rajasethupathy.
Essa visão mais antiga sugeria que uma vez que uma memória era marcada para armazenamento de longo prazo, ela persistiria indefinidamente. Embora essa estrutura tenha fornecido percepções úteis, não explicou por que algumas memórias de longo prazo duram semanas enquanto outras permanecem vívidas por décadas.
Um Caminho Chave Ligando Memória de Curto e Longo Prazo
Em 2023, Rajasethupathy e colegas descreveram um circuito cerebral que conecta os sistemas de memória de curto e longo prazo. Um elemento central desse caminho é o tálamo, que ajuda a determinar quais memórias devem ser conservadas e as direciona para o córtex para estabilização a longo prazo.
Essas descobertas abriram a porta para perguntas mais profundas: O que acontece com as memórias uma vez que elas saem do hipocampo e quais processos moleculares decidem se uma memória se torna duradoura ou desaparece?
Experimentos em Realidade Virtual Revelam a Persistência da Memória
Para investigar esses mecanismos, a equipe construiu um setup de realidade virtual que permitiu aos camundongos formar memórias específicas. “Andrea Terceros, uma pós-doutoranda em meu laboratório, criou um modelo comportamental elegante que nos permitiu abordar esse problema de uma nova maneira”, diz Rajasethupathy. “Ao variar com que frequência certas experiências eram repetidas, conseguimos fazer com que os camundongos se lembrassem de algumas coisas melhor do que de outras e, em seguida, olhar para o cérebro para ver quais mecanismos estavam correlacionados com a persistência da memória.”
A correlação sozinha não poderia responder às perguntas-chave, então a co-líder Celine Chen criou uma plataforma de triagem baseada em CRISPR para alterar a atividade gênica no tálamo e no córtex. Essa abordagem mostrou que a remoção de certas moléculas mudava a duração das memórias, e cada molécula operava em sua própria linha do tempo.
Programas Temporizados Guiam a Estabilidade da Memória
Os resultados indicam que a memória de longo prazo não depende de um único interruptor de ligar/desligar, mas de uma sequência de programas reguladores de genes que se desenrolam como cronômetros moleculares por todo o cérebro.
Cronômetros iniciais ativam rapidamente, mas desaparecem rápido, permitindo que as memórias sumam. Cronômetros posteriores se ligam de maneira mais gradual, dando às experiências importantes o suporte estrutural necessário para persistir. Neste estudo, a repetição serviu como um substituto para a importância, permitindo que os pesquisadores comparassem contextos frequentemente repetidos com aqueles vistos apenas ocasionalmente.
A equipe identificou três reguladores transcripcionais essenciais para a manutenção das memórias: Camta1 e Tcf4 no tálamo e Ash1l no córtex cingulado anterior. Essas moléculas não são necessárias para formar a memória inicial, mas são cruciais para preservá-la. A interrupção de Camta1 e Tcf4 enfraqueceu as conexões entre o tálamo e o córtex e causou perda de memória.
Segundo o modelo, a formação da memória começa no hipocampo. Camta1 e seus alvos a jusante ajudam a manter essa memória inicial intacta. Ao longo do tempo, Tcf4 e seus alvos se ativam para fortalecer a adesão celular e o suporte estrutural. Finalmente, Ash1l promove programas de remodelação da cromatina que reforçam a estabilidade da memória.
“A menos que você promova memórias com esses cronômetros, acreditamos que você está propenso a esquecê-las rapidamente”, diz Rajasethupathy.
Mecanismos de Memória Compartilhados em Todo o Corpo
Ash1l faz parte de uma família de proteínas conhecidas como metiltransferases de histona, que ajudam a manter funções semelhantes à memória em outros sistemas. “No sistema imunológico, essas moléculas ajudam o corpo a lembrar infecções passadas; durante o desenvolvimento, essas mesmas moléculas ajudam as células a lembrarem que se tornaram um neurônio ou músculo e a manter essa identidade a longo prazo”, diz Rajasethupathy. “O cérebro pode estar reaproveitando essas formas ubíquas de memória celular para apoiar memórias cognitivas.”
Essas descobertas podem eventualmente ajudar os pesquisadores a tratar doenças relacionadas à memória. Rajasethupathy sugere que, ao entender os programas gênicos que preservam a memória, os cientistas podem ser capazes de redirecionar caminhos de memória ao redor de regiões danificadas do cérebro em condições como o Alzheimer. “Se soubermos quais são as segundas e terceiras áreas importantes para a consolidação da memória, e temos neurônios morrendo na primeira área, talvez possamos contornar a região danificada e deixar partes saudáveis do cérebro assumirem”, diz ela.
Próximos Passos: Decodificando o Sistema de Cronômetros da Memória
A equipe de Rajasethupathy agora visa descobrir como esses cronômetros moleculares são ativados e o que determina sua duração. Isso inclui investigar como o cérebro avalia a importância de uma memória e decide quanto tempo ela deve durar. Seu trabalho continua a apontar para o tálamo como um centro central nesse processo de tomada de decisão.
“Estamos interessados em entender a vida de uma memória além de sua formação inicial no hipocampo”, diz Rajasethupathy. “Acreditamos que o tálamo, e suas correntes paralelas de comunicação com o córtex, são centrais nesse processo.”
