O estudo mostra a base estrutural da formação da memória no cérebro do rato

O estudo mostra a base estrutural da formação da memória no cérebro do rato

Num estudo apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), os investigadores demonstraram a base estrutural da formação da memória numa ampla rede de neurónios no cérebro do rato. Este trabalho ilumina a natureza fundamentalmente flexível da criação de memória, descrevendo mudanças relacionadas à aprendizagem nos níveis celular e subcelular com resolução sem precedentes. Compreender esta flexibilidade pode explicar porque é que a memória e os processos de aprendizagem por vezes correm mal.

Os resultados, publicados emCiênciamostraram que os neurônios associados a um traço de memória reorganizaram suas conexões com outros neurônios por meio de uma conexão atípica chamada botão multissináptico. Em um botão multissináptico, o axônio do neurônio que transmite o sinal com venda de informações entra em contato com vários neurônios que recebem o sinal. Segundo os pesquisadores, os botões multissinápticos podem permitir a flexibilidade celular de codificação da informação observada em estudos anteriores.

Os pesquisadores também descobriram que os neurônios envolvidos na formação da memória não estavam preferencialmente conectados entre si. Esta descoberta desafia a ideia de “neurônios disparando juntos”, como prevê uma teoria tradicional de aprendizagem.

Além disso, os pesquisadores observaram que os neurônios associados a um traço de memória reorganizaram certas estruturas intracelulares que sustentam a energia, a comunicação e a plasticidade nas conexões neuronais. Esses neurônios também aumentaram as interações com células de suporte conhecidas como astrócitos.

Usando uma combinação de ferramentas genéticas avançadas, microscopia eletrônica 3D e inteligência artificial, os cientistas Marco Uytiepo, Anton Maximov, Ph.D.

Esta imagem mostra uma reconstrução 3D em nanoescala assistida por IA de sinapses neuronais no hipocampo de camundongos.

Para estudar as características estruturais relacionadas à aprendizagem, os pesquisadores expuseram os ratos a uma tarefa de condicionamento e examinaram a região do hipocampo do cérebro cerca de uma semana depois. Eles escolheram esse momento porque ocorre depois que as memórias são codificadas pela primeira vez, mas antes de serem reorganizadas para armazenamento de longo prazo. Usando técnicas genéticas avançadas, os pesquisadores rotularam permanentemente subconjuntos de neurônios do hipocampo que foram ativados durante o aprendizado, permitindo uma identificação confiável. Eles então usaram algoritmos de microscopia eletrônica 3D e inteligência artificial para criar reconstruções em nanoescala das redes neurais excitatórias envolvidas na aprendizagem.

Este estudo fornece uma visão abrangente das características estruturais da formação da memória em uma região do cérebro. Também levanta novas questões para uma exploração mais aprofundada. Estudos futuros serão cruciais para determinar se mecanismos semelhantes operam em diferentes pontos no tempo e circuitos neurais. Além disso, é necessária uma investigação mais aprofundada da composição molecular dos botões multissinápticos para determinar o seu papel preciso na memória e em outros processos cognitivos.

A pesquisa foi apoiada por financiamento do Instituto Nacional de Saúde Mental, do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame e do NIH.Pesquisa do cérebro através da promoção de neurotecnologias inovadoras® Iniciativa ou The Brain Initiative®.

Fontes: