Como as memórias são armazenadas em nosso cérebro?

O processo começa com a captação de informações pelos órgãos sensoriais, transformando-se em traços de memórias, chamados de engramas

Maxime Villetavid 

doutorando em neurobiologia comportamental, Universidade de Côte d'Azur, França

Ingrid Bethus 

professora de neurociência, Universidade de Côte d'Azur 

The Conversationl

plataforma de informação produzida por acadêmicos e jornalistas

A memória é uma habilidade essencial que nos permite integrar, reter e restaurar as informações que encontramos. Essa função não é proporcionada por uma estrutura precisa do cérebro, mas por um conjunto de neurônios conectados em rede e distribuídos em diferentes regiões. 

A memória constitui a base da nossa inteligência e da nossa identidade, reunindo saberes e memórias.

O processo de memória começa com a codificação, onde as informações captadas pelos órgãos sensoriais são transformadas em traços de memória, chamados 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. Então, durante a consolidação, essas informações são reforçadas para armazenamento a longo prazo. 

Por fim, a recordação permite solicitar informações a qualquer momento, possibilitando assim 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, muitas vezes é apoiada por um engrama presente em várias regiões do cérebro. Neste artigo voltaremos a essas diferentes etapas da vida de uma memória no cérebro.

O engrama: um conceito antigo reestudado usando técnicas modernas

Os primórdios da compreensão da memória como mudanças duradouras no cérebro remontam a Aristóteles e Platão, por volta de 350 aC. 

O conceito científico dessas alterações foi iniciado há mais de 100 anos pelo biólogo alemão Richard Semon. É ele quem nomeia e define o engrama como a base neuronal do armazenamento e recuperação de memórias.

Os fundamentos da investigação moderna sobre esse tema remontam às ideias influentes de Ramón y Cajal, um neurobiólogo espanhol que ganhou o Prêmio Nobel de Fisiologia em 1906, argumentando que a experiência altera as conexões neuronais.

Sabemos desde meados do século XX que a ativação simultânea de células interligadas fortalece as suas conexões. O recente ressurgimento dos estudos sobre engramas é consequência dos avanços técnicos que agora permitem atingir com precisão os neurônios, facilitando assim a sua compreensão.

À luz dessas descobertas, conseguimos agora refinar a nossa compreensão do que é um engrama. Basicamente, a criação de um engrama resulta do fortalecimento de conexões entre grupos de neurônios ativos ao mesmo tempo durante o aprendizado. 

As conexões entre
neurônios ocorrem em
uma sinapse, formada
pela conexão entre
duas extremidades
neuronais. Essas
conexões sinápticas
resultam na formação
de grupos de neurônios
trabalhando juntos:
este é o próprio engrama

Assim, quando a informação é armazenada no cérebro, ela é representada por uma rede de neurônios interligados entre si, mas que não estão necessariamente localizados na mesma área. Esses neurônios não são específicos da memória e, além de integrarem o engrama, continuam a interagir em diferentes redes para cumprir outras funções.

Armazenar uma memória por um longo período de tempo provoca mudanças que se manifestam 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 então a probabilidade de que um padrão de atividade neural que ocorreu durante a aprendizagem seja reproduzido posteriormente durante a recordação, facilitando assim a recuperação da memória. 

Para ilustrar esse conceito concretamente, imagine ter passado algum tempo num campo de lavanda. A visão da cor roxa ou o cheiro de lavanda irão desencadear a ativação da rede neural que esteve ativa durante sua caminhada neste campo, reavivando assim sua memória.

Esse engrama pode adotar diferentes estados, seja ativo quando você se lembra de informações, ou adormecido até que a memória ressurja. Também pode estar indisponível, o que significa que existe, mas não pode mais ser ativado por um estímulo externo.

Codificação, consolidação e recordação: as principais etapas da recordação

Durante a aprendizagem, as informações que se repetem ou carregam uma forte carga emocional têm maior probabilidade de serem lembradas. Durante a sua integração no cérebro, ocorre competição entre neurônios em diferentes regiões cerebrais para serem recrutados para a formação de um engrama. 

Os neurônios mais ativos ligados às informações sensoriais da memória vencem e se transformam em células engramas. Essa coordenação entre neurônios ativos fortalece as conexões sinápticas entre esses neurônios, iniciando assim a formação da rede que constitui o engrama.

Durante a consolidação, o engrama sofre uma transformação do seu estado inicial instável e sensível para um estado mais durável e resistente. Essa transição é possibilitada por certas proteínas essenciais à atividade dos neurônios e suas conexões. 

Esse processo ocorre durante o sono, onde observamos uma reativação dos neurônios envolvidos.

Na presença em nosso ambiente de elementos semelhantes aos da memória, essa pode então ressurgir: esta é a recordação. 

Esse processo envolve a reativação do engrama. Durante a recordação, os neurônios que estavam ativos durante o aprendizado são reativados. Mas após a recuperação, a memória pode tornar-se temporariamente instável, desestabilizando o engrama que a suporta.

Novas conexões podem se formar enquanto outras podem ser perdidas. Por exemplo, quando você compartilha uma memória com outra pessoa, você a descreve com sua subjetividade, o que pode fazer com que o evento mude em relação à forma como realmente aconteceu. 

Essas modificações podem ser integradas como parte da própria memória por meio de serem recontadas ou relembradas.

Por que as memórias mudam com o tempo?

O engrama não é, portanto, imutável. Uma memória também muda com o tempo, dependendo do grau de emoção associada a ela. Podemos então perder os detalhes e ficar apenas com uma sensação positiva ou negativa dependendo da importância que essa memória tem para nós. 

Considere uma lembrança antiga de férias na praia, onde você só se lembra da agradável sensação de calor, sem se lembrar de detalhes específicos como data ou hora. No nível cerebral, isso resulta em uma modificação no número de neurônios e conexões associadas a essa memória.

Quanto ao esquecimento, é um fenômeno geralmente definido como a ausência de manifestação comportamental de uma memória, mesmo que ela pudesse ter sido lembrada anteriormente com sucesso. 

Por exemplo, esse descuido pode ocorrer quando lhe perguntam a data da morte de Vercingetorix: você aprendeu na escola que foi em 46 AC. AD, mas posteriormente você esqueceu porque talvez não tivesse mais qualquer utilidade em sua vida.

O esquecimento também pode ser patológico e estar associado a certas doenças, como a doença de Alzheimer. Mesmo que a informação seja de real importância emocional, como o primeiro nome dos seus pais, a doença pode impedi-lo de acessá-la. 

De acordo com essa perspectiva, o esquecimento pode então resultar quer de uma degradação total do engrama, levando à indisponibilidade da memória, quer de um problema de recordação. Sendo o cérebro um órgão muito plástico, pode acontecer que ocorram modificações sinápticas ao nível de um engrama, o que o desestabiliza e aumenta a probabilidade de esquecimento.

Uma esperança de encontrar memórias perdidas

No entanto, essa remodelação não conduz necessariamente a um apagamento completo da memória, mas sim a um silenciamento do engrama. 

Engramas “silenciosos” foram observados, por exemplo, em ratos amnésicos, e a reativação artificial desses engramas permite a recuperação da memória, ao passo que sinais naturais no ambiente não podem. 

Esses resultados sugerem que o esquecimento é muitas vezes devido a uma falha na recuperação da memória, e não ao seu apagamento completo. Uma das hipóteses levantadas para doenças que afetam a memória é que as memórias podem ser silenciosas, em vez de, propriamente ditas, perdidas.

Nosso estudo utiliza ferramentas em camundongos para registrar a atividade direta dos neurônios que formam o engrama em diferentes estágios de sua formação. 

Graças à atividade desses neurônios e às ferramentas desenvolvidas em colaboração com matemáticos, reconstruímos os mapas de conectividade funcional que definem o engrama. Essa conectividade corresponde ao fato de podermos associar a atividade dos neurônios registados às ações realizadas pelo rato durante este registo.

Assim podemos acompanhar o engrama durante os processos de aprendizagem, consolidação, recordação e esquecimento e estudar a sua dinâmica. A longo prazo, o objetivo seria explorar esses resultados para compreender melhor a aquisição, armazenamento e utilização de informação em humanos e, assim, facilitar potencialmente o tratamento da memória e de outras disfunções cognitivas.

• Crânio de 20 milhões de anos registra começo da evolução do cérebro