Por que algumas memórias duram uma vida inteira enquanto outras desaparecem rapidamente

Descobertas recentes mostram que memórias de longo prazo se formam através de uma sequência de mecanismos moleculares de temporização que são ativados em diferentes partes do cérebro. Utilizando um sistema comportamental de realidade virtual em camundongos, cientistas identificaram fatores regulatórios que ajudam a mover memórias para estados cada vez mais estáveis ou permitem que elas se desvanecam 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 a importância de cada memória e sua durabilidade.

“Esta é uma revelação-chave 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 escolhemos lembrar é um processo em constante evolução, em vez de uma simples ativação única.”

Avançando Além do Modelo Clássico da Memória

Durante muitos anos, pesquisadores se concentraram em dois centros primários da memória: o hipocampo, que apoia a memória de curto prazo, e o córtex, que se acreditava armazenar memórias de longo prazo. Essas memórias de longo prazo eram vistas como se estivessem atrás de interruptores biológicos on/off.

“Os modelos existentes de memória no cérebro envolviam moléculas de memória semelhantes a transistores que atuam como interruptores de on/off”, diz Rajasethupathy.

Essa visão antiga sugeria que, uma vez que uma memória era marcada para armazenamento a longo prazo, ela persistiria indefinidamente. Embora esse quadro fornecesse insights úteis, não explicava 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 mantidas e as direciona para o córtex para estabilização a longo prazo.

Essas descobertas abriram a porta para questões mais profundas: O que acontece com as memórias uma vez que saem do hipocampo, e quais processos moleculares decidem se uma memória se torna duradoura ou desaparece?

Experimentos de Realidade Virtual Revelam Persistência da Memória

Para investigar esses mecanismos, a equipe construiu um arranjo 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 os camundongos lembrarem de algumas coisas melhor do que outras e, em seguida, investigar o cérebro para ver quais mecanismos estavam correlacionados com a persistência da memória.”

A correlação sozinha não poderia responder às principais questões, então a co-líder Celine Chen criou uma plataforma de triagem baseada em CRISPR para alterar a atividade gênica no tálamo e córtex. Essa abordagem mostrou que a remoção de certas moléculas alterou quanto tempo as memórias duravam, 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 on/off, mas sim de uma sequência de programas de regulação gênica que se desenrolam como cronômetros moleculares pelo cérebro.

Os temporizadores iniciais ativam-se rapidamente, mas desaparecem rápido, permitindo que memórias se desvaneçam. Os temporizadores mais tardios ativam-se de forma mais gradual, dando às experiências importantes o suporte estrutural necessário para persistir. Neste estudo, a repetição serviu como um símbolo de importância, permitindo que os pesquisadores comparassem contextos frequentemente repetidos com aqueles vistos apenas ocasionalmente.

A equipe identificou três reguladores transcricionais 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.

De acordo com o modelo, a formação da memória começa no hipocampo. Camta1 e seus alvos a jusante ajudam a manter a memória inicial intacta. Com o tempo, Tcf4 e seus alvos ativam-se 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 as memórias para esses temporizadores, acreditamos que você está propenso a esquecê-las rapidamente”, diz Rajasethupathy.

Mecanismos de Memória Compartilhados em Toda a Biologia

Ash1l é 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 neurônios ou músculos e mantêm essa identidade a longo prazo”, diz Rajasethupathy. “O cérebro pode estar reaproveitando essas formas onipresentes de memória celular para apoiar memórias cognitivas.”

Essas descobertas podem eventualmente ajudar pesquisadores a tratar doenças relacionadas à memória. Rajasethupathy sugere que, ao entender os programas genéticos que preservam a memória, os cientistas podem ser capazes de redirecionar os caminhos da memória em regiões cerebrais danificadas em condições como o Alzheimer. “Se soubermos quais são as segundas e terceiras áreas importantes para a consolidação da memória, e tivermos neurônios morrendo na primeira área, talvez possamos evitar a região danificada e deixar que partes saudáveis do cérebro assumam o controle”, diz ela.

Próximos Passos: Decodificando o Sistema de Temporização da Memória

A equipe de Rajasethupathy agora tem como objetivo descobrir como esses temporizadores 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 apontando para o tálamo como um centro central nesse processo.

“Estamos interessados em entender a vida de uma memória além de sua formação inicial no hipocampo”, diz Rajasethupathy. “Acreditamos que o tálamo e suas vias paralelas de comunicação com o córtex são centrais nesse processo.”