Como as memórias são armazenadas em nosso cérebro?

Memória é uma habilidade essencial que nos permite integrar, reter e recuperar as informações com as quais nos deparamos. Essa função não é realizada por uma estrutura específica no cérebro, mas por um conjunto de neurônios conectados em uma rede e espalhados por diferentes regiões. A memória é a base de nossa inteligência e identidade, reunindo habilidades e lembranças.

O processo de memória começa com a codificação, em que as informações captadas pelos órgãos sensoriais são transformadas em traços de memória, conhecidos como engramas. Esses engramas designam um grupo específico de neurônios ativados em resposta a uma informação, como um texto que você acabou de ler, por exemplo.

Em seguida, durante a consolidação, essas informações são reforçadas para armazenamento de longo prazo. Por fim, a recordação significa que as informações podem ser acessadas a qualquer momento, permitindo que o comportamento seja adaptado com base em experiências passadas. O esquecimento ocorre quando não há acesso a essas informações. Embora a memória possa assumir diferentes formas, ela geralmente é sustentada por um engrama presente em várias regiões do cérebro. Neste artigo, daremos uma olhada nesses diferentes estágios da vida de uma memória no cérebro.

O engrama: um conceito antigo revisitado usando técnicas modernas

Os primórdios da compreensão da memória como alterações duradouras no cérebro remontam a Aristóteles e Platão, por volta de 350 a.C.. O conceito científico dessas alterações foi iniciado há mais de 100 anos pelo biólogo alemão Richard Semon. Foi ele quem nomeou e definiu o engrama como a base neuronal para o armazenamento e a recuperação de memórias.

Os fundamentos da pesquisa moderna sobre esse assunto podem ser rastreados até as influentes ideias de Ramón y Cajal, um neurobiólogo espanhol que ganhou o Prêmio Nobel de Fisiologia em 1906 e que argumentou que a experiência modifica as conexões neuronais. Desde meados do século 20, sabe-se que a ativação simultânea de células interconectadas fortalece suas conexões. O recente ressurgimento dos estudos de engramas é uma consequência dos avanços técnicos que agora permitem que os neurônios sejam direcionados com precisão, tornando-os mais fáceis de entender.

Uma rede de neurônios que se fortalece

À luz dessas descobertas, agora conseguimos refinar nossa compreensão do que é um engrama. Basicamente, a criação de um engrama resulta do fortalecimento das conexões entre grupos de neurônios que estão ativos ao mesmo tempo durante a aprendizagem. As conexões entre os neurônios ocorrem em uma sinapse, formada pela ligação entre dois terminais neuronais. Essas conexões sinápticas resultam na formação de grupos de neurônios que trabalham juntos: esse é o próprio engrama.

Portanto, quando a informação é armazenada no cérebro, ela é representada por uma rede de neurônios interconectados, que não estão necessariamente localizados na mesma área. Esses neurônios não são específicos da memória e, além de integrar o engrama, eles continuam a interagir em diferentes redes para desempenhar outras funções.

O armazenamento de uma memória por um longo período leva a mudanças em vários níveis. Esses ajustes são caracterizados por um aumento no número de extensões neuronais, aumentando assim o número de sinapses e, portanto, a conexão entre os neurônios. Esse fortalecimento das conexões sinápticas aumenta a probabilidade de que um padrão de atividade neuronal que ocorreu durante o aprendizado seja reproduzido posteriormente durante a recordação, facilitando assim a recuperação da memória.

Para ilustrar esse conceito em termos concretos, imagine passar um momento em um campo de lavanda. A visão da cor roxa ou o cheiro de lavanda acionará a ativação da rede de neurônios que estavam ativos quando você passou pelo campo, reavivando assim a memória.

Esse engrama pode adotar diferentes estados: ativo quando você se lembra das informações ou inativo, até que a memória ressurja. Ele também pode estar indisponível, o que significa que existe, mas não pode mais ser ativado por um estímulo externo.

Codificação, consolidação e recordação: os principais estágios da memória

Durante o aprendizado, as informações que são repetidas ou que carregam uma forte carga emocional têm maior probabilidade de serem lembradas. Quando as informações são integradas ao cérebro, os neurônios de diferentes regiões do cérebro competem para serem recrutados para formar um engrama. Os neurônios mais ativos ligados às informações sensoriais da memória vencem e se tornam células do engrama. Essa coordenação entre os neurônios ativos fortalece as conexões sinápticas entre esses neurônios, iniciando assim a formação da rede que compõe o engrama.

Durante a consolidação, o engrama passa por uma transformação de seu estado inicial instável, sensível a perturbações, para um estado mais durável e resistente. Essa transição é possível graças a certas proteínas essenciais para a atividade dos neurônios e suas conexões. Esse processo ocorre durante o sono, quando os neurônios envolvidos são reativados.

Na presença de elementos em nosso ambiente semelhantes aos da memória, esta pode então reaparecer: é a recordação. Esse processo envolve a reativação do engrama. Durante a recordação, os neurônios que estavam ativos durante o aprendizado são reativados. Mas no momento da recuperação, a memória pode se tornar temporariamente instável, desestabilizando o engrama que a sustenta. Novas conexões podem ser formadas, enquanto outras podem ser perdidas. Por exemplo, quando você compartilha uma memória com outra pessoa, você a descreve com sua subjetividade, o que pode levar a mudanças no evento em comparação a como ele realmente aconteceu. Essas mudanças podem ser integradas como parte da própria memória ao serem recontadas ou relembradas.

Por que as memórias mudam com o tempo?

O engrama não é imutável. Uma memória também muda com o tempo, dependendo do grau de emoção associado a ela. Podemos perder os detalhes e reter apenas uma sensação positiva ou negativa, dependendo da importância da lembrança para nós. Veja o exemplo de uma lembrança antiga de férias na praia, em que você só se lembra da sensação agradável do calor, sem se lembrar dos detalhes precisos, como a data ou o horário. No nível cerebral, isso se traduz em uma mudança no número de neurônios e conexões associadas a essa memória.

Quanto ao esquecimento, esse é um fenômeno geralmente definido como a ausência de qualquer manifestação comportamental de uma memória, mesmo que ela pudesse ter sido lembrada com sucesso anteriormente. Por exemplo, isso pode acontecer quando lhe perguntam a data da morte de Vercingetorix: você aprendeu na escola que foi em 46 a.C., mas esquece depois porque talvez não seja mais relevante para sua vida.

O esquecimento também pode ser patológico e associado a certas doenças, como o mal de Alzheimer. Mesmo que a informação seja de real importância emocional, como o nome dos seus pais, a doença pode impedi-lo de acessá-la. Sob essa perspectiva, o esquecimento pode ser o resultado de uma degradação total do engrama, levando à indisponibilidade da memória, ou de um problema de recordação. Como o cérebro é um órgão altamente plástico, pode acontecer de haver modificações sinápticas em um engrama, o que o desestabiliza e aumenta a probabilidade de esquecimento.

Esperança de recuperar memórias perdidas

Entretanto, essa remodelação não leva necessariamente a um apagamento completo da memória, mas sim ao silêncio do engrama. Os engramas "silenciosos", por exemplo, foram observados em camundongos amnésicos, e a reativação artificial desses engramas permite que a memória seja recuperada, ao passo que os sinais naturais do ambiente não o fazem. Esses resultados sugerem que o esquecimento geralmente se deve a uma falha na recuperação da memória, em vez de seu apagamento completo. Uma das hipóteses apresentadas para doenças que afetam a memória é que as memórias podem ser silenciosas em vez de perdidas per se.

Nosso estudo, que está sendo publicado atualmente, usa ferramentas em camundongos para registrar a atividade direta dos neurônios que formam o engrama em diferentes estágios de sua formação. Usando a atividade desses neurônios e ferramentas desenvolvidas em colaboração com matemáticos, estamos reconstruindo os mapas de conectividade funcional que definem o engrama. Essa conectividade corresponde ao fato de que podemos associar a atividade dos neurônios registrados com as ações executadas pelo mouse durante a gravação.

Dessa forma, podemos acompanhar o engrama durante os processos de aprendizado, consolidação, recordação e esquecimento e estudar sua dinâmica. A longo prazo, o objetivo seria explorar esses resultados para obter uma melhor compreensão da aquisição, do armazenamento e do uso de informações em seres humanos e, assim, facilitar o tratamento de distúrbios de memória e outras disfunções cognitivas.