Em um novo estudo, pesquisadores de Yale descobrem como o cérebro, durante o sono, reproduz e agrupa muitas das experiências que ocorrem durante nossas horas de vigília.
Humanos e outros animais encontram e lembram de inúmeras experiências todos os dias; quando dormimos, grupos de células no cérebro, conhecidos como conjuntos neuronais, reproduzem essas experiências para consolidá-las em memórias e “pré-reproduzir” futuras, o que permite uma codificação mais rápida de novas experiências em memórias mais tarde.
Uma melhor compreensão de como esses conjuntos neuronais representam, ou descrevem, essas experiências ofereceria insights importantes sobre como a memória e a mente funcionam. Mas a maioria dos estudos até o momento se concentrou apenas em animais passando por apenas uma ou um pequeno punhado de experiências sequenciais – e ainda não está claro como exatamente o cérebro é capaz de processar inúmeras experiências simultaneamente durante o sono.
Em um novo estudo, cientistas de Yale revelaram uma capacidade de codificação generativa no hipocampo do cérebro — uma área responsável pela memória e pelo aprendizado — que permite ao cérebro agrupar as representações de cerca de 15 experiências não relacionadas que ocorreram ao longo de um dia inteiro em eventos únicos de menos de um segundo, conhecidos como quadros, durante o sono.
Na vida real, estamos continuamente vivenciando novos contextos e eventos que precisam ser codificados distintamente e lembrados mais tarde, sem grandes interferências entre eles.
Jorge Dragoi
Essa capacidade computacional de processamento paralelo de diferentes cadeias de informação ajuda a explicar por que humanos e outros animais são capazes de processar uma cascata de experiências e manter separados ou combinar seus significados.
As descobertas foram publicadas na revista Nature Neuroscience.
“Os mecanismos cerebrais que descobrimos são relevantes para a forma como formamos e expressamos representações geradas internamente sobre o mundo, como memórias, imaginação e insights”, disse George Dragoi, professor associado de psiquiatria e neurociência na Escola de Medicina de Yale e autor correspondente do estudo.
Uma quantidade crescente de pesquisas em neurociência está explorando como conjuntos neuronais representam experiências no cérebro, um processo complexo que tem implicações para aprendizado e memória, mapeamento cognitivo e navegação espacial. O fato de que a maioria dos estudos envolve animais passando por uma única experiência, no entanto, impediu os pesquisadores de montar um quadro mais completo.
“Na vida real, estamos continuamente experimentando novos contextos e eventos que precisam ser codificados distintamente e lembrados mais tarde sem uma grande interferência entre eles”, disse Dragoi. “A maneira como o cérebro resolve esse problema não é conhecida e experimentos que tentam abordar esse tópico estão essencialmente ausentes.
“Modelos computacionais propuseram que a exposição a múltiplas experiências levaria a uma ‘interferência catastrófica’ entre as representações cerebrais de experiências novas e antigas, fazendo com que o indivíduo se esquecesse das últimas”, disse Dragoi. “É claro que não é assim que a vida cotidiana funciona.”
Para o novo estudo, os pesquisadores registraram a atividade neuronal dos neurônios do hipocampo em ratos que puderam se mover livremente por 15 contextos espaciais diferentes ao longo de 19 horas e meia, um intervalo de tempo que incluiu períodos de sono prolongado, durante um único dia. (Os períodos de sono foram usados para investigar a atividade “offline” nos cérebros dos animais, em termos de pré-jogo e repetição de experiências.)
Usando análise de dados inovadora, eles identificaram vários esquemas de codificação no hipocampo que aumentam a capacidade e a eficiência da rede durante o sono e permitem que o cérebro processe representações de diversas experiências sem interferência.
Especificamente, eles descobriram que o cérebro é capaz de “oscilar” entre representações comprimidas no tempo de duas ou mais experiências distintas dentro dos mesmos eventos de pré-reprodução e repetição do sono, uma característica que aumenta muito a capacidade da rede para processamento paralelo de informações sem interferência durante o sono. Além disso, experiências independentes podem ser unidas em episódios de pré-reprodução/reprodução mais longos, representando aspectos sequenciais de experiências de um dia inteiro na ordem em que ocorreram, comprimidos em episódios de repetição com menos de um segundo de duração.
Os pesquisadores também identificaram um tipo de efeito de posição serial nesse processo, em que as primeiras e mais recentes experiências tiveram as representações mais fortes durante o sono dos animais, um fenômeno semelhante ao efeito observado na memória humana, em que as pessoas tendem a se lembrar do primeiro e do último evento em uma série de eventos ou itens.
Outros autores do artigo são Kefei Liu e Jeremie Sibille, ex-cientista pesquisador associado e associado de pós-doutorado, respectivamente, no laboratório de Dragoi na Faculdade de Medicina de Yale.
Kevin Dennehy
