Reading specific memories from human neurons before and after sleep

A memória humana não é uma biblioteca estática onde os arquivos repousam intocados nas prateleiras; é um processo vivo e mutável que se transforma conforme atravessamos nossos dias e noites. Uma das capacidades mais notáveis da mente humana é a capacidade de recordar um evento único e específico após vivenciá-lo apenas uma vez, como o rosto de uma pessoa encontrada brevemente ou um lugar visitado pela primeira vez. Os cientistas sabem há muito tempo que diferentes partes do cérebro trabalham juntas para armazenar esses momentos, mas compreender exatamente como o cérebro codifica uma memória específica e como essa codificação muda ao longo do tempo tem sido algo elusivo. A questão de se podemos realmente ler o conteúdo específico de uma memória diretamente da atividade elétrica das células cerebrais é uma grande fronteira na neurociência, com implicações para a compreensão de como aprendemos e de como poderemos, um dia, ajudar aqueles que lutam para lembrar.

Um novo estudo deu um passo significativo para responder a essa questão ao ouvir diretamente os sinais elétricos das células cerebrais humanas. Pesquisadores trabalharam com pacientes que já estavam sob monitoramento médico por outras condições, utilizando minúsculos eletrodos colocados dentro do cérebro para registrar o disparo de neurônios individuais. Esses pacientes assistiram a um episódio audiovisual único e específico — um clipe de vídeo específico — e depois, após um período que incluiu o sono, foram solicitados a recordar detalhes desse vídeo. A equipe construiu um modelo computacional sofisticado, um tipo de inteligência artificial projetada para reconhecer padrões complexos, para analisar os picos de eletricidade dos neurônios. Esse modelo aprendeu a conectar os padrões específicos de disparo das células cerebrais durante a visualização inicial com os conceitos específicos que os pacientes lembraram posteriormente, como os nomes de pessoas ou lugares que viram no vídeo.

Os resultados revelaram uma história dinâmica de como as memórias são processadas e armazenadas. Quando os pesquisadores testaram o modelo em memórias recordadas antes do sono, descobriram que a atividade elétrica no lobo temporal medial, uma região profunda do cérebro conhecida por seu papel na formação de novas memórias, era suficiente para prever o que o paciente lembraria. No entanto, após os pacientes dormirem, o cenário mudou. O mesmo modelo, quando alimentado apenas com dados do lobo temporal medial, não conseguia mais decodificar as memórias. Em vez disso, a capacidade de prever os conceitos recordados deslocou-se para o córtex frontal, uma região na parte frontal do cérebro envolvida no pensamento de nível superior e na organização. O modelo treinado em sinais do córtex frontal funcionou bem para memórias recordadas após o sono, mas falhou ao tentar fazê-lo antes do sono. Além disso, os pesquisadores observaram que, quanto melhor o córtex frontal conseguia decodificar a memória, mais sono não-REM o paciente havia experimentado, sugerindo uma ligação direta entre a qualidade do sono e esse deslocamento de onde a memória reside no cérebro.

Essas descobertas sugerem que uma memória específica não está trancada em um único ponto do cérebro, mas está, em vez disso, distribuída por diferentes populações neurais, e que essa distribuição se transforma conforme passamos da vigília para o sono. O estudo indica que o cérebro reorganiza a informação de uma única experiência, movendo a representação primária dessa memória dos centros de memória profundos para o córtex frontal à medida que o sono progride. Esse deslocamento em todo o sistema implica que o cérebro não simplesmente armazena um arquivo e o deixa sozinho; ele reescreve ativamente a localização do traço da memória. Embora a pesquisa tenha sido realizada em um pequeno grupo de pacientes e dependa de modelos treinados em dados específicos, a capacidade de decodificar memórias geradas internamente a partir da atividade cerebral aponta para um futuro onde poderemos ser capazes de realçar ou até mesmo silenciar memórias específicas, oferecendo novos caminhos potenciais para tratar transtornos que afetam a forma como as pessoas lembram de suas vidas.