Cientistas filmam o momento em que o cérebro cria novas memórias
Microscópio feito sob medida mostra células cerebrais de peixe-zebra transparente ‘iluminando-se como a Times Square no NYE’ em estudo que pode oferecer esperança para quem sofre de TEPT
- Os pesquisadores conseguiram registrar como as células cerebrais dos peixes – que são transparentes quando jovens – “se iluminaram como a Times Square na véspera de Ano Novo” durante o experimento
- O estudo, que mapeou as mudanças no cérebro, fez a surpreendente descoberta de que fazer memórias parece criar novas sinapses ou fazê-las desaparecer
- A teoria amplamente aceita de que o aprendizado e as memórias fortalecem as sinapses não era aparente
- Os pesquisadores acreditam que o estudo pode oferecer um avanço para novos tratamentos para a síndrome de estresse pós-traumático (TEPT) e doenças neurodegenerativas
- Ele descobre que memórias negativas parecem ser formadas em uma parte diferente do cérebro para a maioria das outras memórias – a amígdala, que é responsável por respostas emocionais, incluindo luta ou fuga
Por Hannah Parry para o DailyMail.com
Uma equipe de pesquisadores da USC filmou os cérebros vivos do peixe-zebra para mostrar como o cérebro processa e armazena memórias em um estudo inovador que pode oferecer esperança para novos tratamentos de TEPT.
Com a ajuda de um microscópio feito sob medida, os pesquisadores conseguiram registrar como as células cerebrais dos peixes – que são transparentes quando jovens – “se iluminaram como a Times Square na véspera de Ano Novo” durante o experimento.
O estudo, que mapeou as mudanças no cérebro, fez a surpreendente descoberta de que fazer memórias parece criar novas sinapses – conexões entre neurônios – ou fazê-las desaparecer completamente. A teoria amplamente aceita de que o aprendizado e as memórias fortalecem as sinapses não era aparente.
“Nos últimos 40 anos, o senso comum era que você aprende alterando a força das sinapses, mas não foi isso que encontramos neste caso”, coautor, diretor da Divisão de Informática do Instituto de Ciências da Informação da USC e cientista da computação Prof. ., disse Carl Kesselman em um comunicado de imprensa.
Assista o vídeo:
O autor principal, professor Don Arnold, da University of Southern California, acrescentou: “Este foi o melhor resultado possível que poderíamos ter, porque vimos essa mudança dramática no número de sinapses – algumas desaparecendo, outras se formando, e vimos isso em uma parte muito distinta do cérebro.
“O dogma era que as sinapses mudam sua força. Mas fiquei surpreso ao ver um fenômeno push-pull, e que não vimos uma mudança nas forças das sinapses.’
Ao permitir que os cientistas rastreiem e rotulem as mudanças sinápticas, o experimento pode ajudar a mostrar como as memórias são formadas e por que certos tipos de memórias são mais poderosos que outros.
Os pesquisadores acreditam que isso pode oferecer um avanço para novos tratamentos para o transtorno do estresse pós-traumático (TEPT) e doenças neurodegenerativas.
Ele descobre que as memórias negativas parecem ser formadas em uma parte diferente do cérebro do que a maioria das outras memórias – a amígdala, que é responsável por respostas emocionais, incluindo lutar ou fugir.
“Pensa-se que a formação da memória envolve principalmente a remodelação das conexões sinápticas existentes, enquanto neste estudo encontramos a formação e eliminação de sinapses, mas vimos apenas pequenas mudanças aleatórias na força sináptica das sinapses existentes”, explicou Arnold.
“Isso pode ser porque este estudo se concentrou em memórias associativas, que são muito mais robustas do que outras memórias e são formadas em um local diferente no cérebro, a amígdala, versus o hipocampo para a maioria das outras memórias. Isso pode um dia ter relevância para o TEPT, que se acredita ser mediado pela formação de memórias associativas.’
O estudo usou o peixe-zebra porque seus cérebros são semelhantes aos dos humanos, tanto em nível genético quanto celular, mas os peixes jovens são transparentes – permitindo uma visão inalterada de seus cérebros vivos.
“Nossas sondas podem rotular sinapses em um cérebro vivo sem alterar sua estrutura ou função, o que não era possível com ferramentas anteriores”, disse o professor Arnold.
Com o uso de um novo microscópio avançado, inventado na USC, eles foram capazes de estudar os cérebros dos peixes ao longo do tempo e comparar as sinapses e as mudanças sinápticas nos mesmos cérebros – um ‘avanço no campo da neurociência’.
“O microscópio que construímos foi feito sob medida para resolver esse desafio de imagem e extrair o conhecimento de que precisávamos”, acrescentou o coautor Prof. Scott Fraser.
“Às vezes, você tenta obter uma imagem tão espetacular que mata o que está olhando. Para este experimento, tivemos que encontrar o equilíbrio certo entre obter uma imagem que fosse boa o suficiente para obter respostas, mas não tão espetacular a ponto de matarmos os peixes com fótons.’
Experimentos anteriores foram realizados em espécimes mortos, enquanto esse experimento significava que eles tinham centenas de imagens da atividade neural do mesmo peixe.
“Isso é imagem ninja, nós entramos sem ser notados”, disse Fraser.
Durante seus seis anos de pesquisa, Fraser, Arnold e Kesselman treinaram peixes-zebra para associar uma luz acesa com a sensação desagradável de um laser infravermelho aquecendo sua cabeça.
O peixe, que teve seu DNA alterado para que suas sinapses pudessem ser marcadas com uma proteína fluorescente que brilha quando escaneada por um laser, tentaria evitar o laser nadando para longe.
Os peixes que se lembravam da associação sacudiam o rabo quando a luz acendia, mesmo sem o laser.
Cinco horas após a exposição inicial ao laser, os pesquisadores mediram as mudanças dramáticas nas sinapses e funções neurais do animal.
Os resultados foram analisados em um grupo liderado por Kesselman que desenvolveu novos algoritmos para monitorar as mudanças nos padrões sinápticos.
