Ainda me lembro do filme de ação "Johnny the Mnemonic". Lá, K. Reeves implantou um pen drive no cérebro e carregou uma quantidade não medida de informações lá. Como é legal lembrar de tudo! Mas Sherlock Holmes chamou de memória - o sótão. Se você jogar tudo lá e armazená-lo por muitos anos, será impossível encontrá-lo lá rapidamente, e talvez nem funcione. Portanto, ele se lembrava apenas do que precisava em seu trabalho.
Hoje, mesmo a resposta à pergunta básica - o que é memória no tempo e no espaço - pode consistir principalmente em hipóteses e suposições. Se falamos de espaço, ainda não está muito claro como a memória é organizada e onde exatamente ela está localizada no cérebro. Os dados científicos sugerem que seus elementos estão presentes em todos os lugares, em cada uma das áreas de nossa "massa cinzenta".
Além disso, aparentemente a mesma informação pode ser gravada na memória em diferentes lugares.
Por exemplo, foi estabelecido que a memória espacial (quando nos lembramos de um determinado ambiente pela primeira vez - uma sala, uma rua, uma paisagem) está associada a uma área do cérebro chamada hipocampo. Quando tentamos tirar essa situação de nossa memória, digamos, dez anos depois, então essa memória já foi extraída de uma área completamente diferente. Sim, a memória pode se mover dentro do cérebro, e esta tese é mais bem ilustrada por um experimento feito uma vez com galinhas. O imprinting desempenha um papel importante na vida das galinhas recém-nascidas - aprendizagem instantânea (e colocação de memória é aprendizagem). Por exemplo, uma galinha vê um grande objeto em movimento e imediatamente "imprime" no cérebro: esta é uma galinha mãe, você precisa segui-la. Mas se depois de cinco dias a parte do cérebro responsável pela impressão for removida da galinha, acontece que … a habilidade memorizada não foi a lugar nenhum. Ele mudou para outra área, e isso prova que há um repositório para resultados de aprendizagem imediatos e outro para armazenamento de longo prazo.
Nos lembramos com prazer
Mas é ainda mais surpreendente que o cérebro não tenha uma sequência de movimento de memória tão clara de operacional para permanente, como acontece em um computador. A memória de trabalho, que registra sensações imediatas, aciona simultaneamente outros mecanismos de memória - de médio e longo prazo. Mas o cérebro é um sistema que consome muita energia e, portanto, tenta otimizar o uso de seus recursos, incluindo a memória. Portanto, a natureza criou um sistema de vários estágios. A memória de trabalho é formada rapidamente e destruída com a mesma rapidez - existe um mecanismo especial para isso. Mas eventos realmente importantes são registrados para armazenamento de longo prazo, enquanto sua importância é enfatizada pela emoção, atitude em relação à informação.
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No nível fisiológico, a emoção é a ativação dos mais poderosos sistemas moduladores bioquímicos. Esses sistemas liberam mediadores de hormônios que mudam a bioquímica da memória na direção certa. Entre eles, por exemplo, estão vários hormônios do prazer, cujos nomes lembram não tanto a neurofisiologia, mas a crônica criminal: são as morfinas, os opioides, os canabinoides - ou seja, as drogas produzidas pelo nosso corpo. Em particular, os endocanabinóides são gerados diretamente nas sinapses - os contatos das células nervosas. Eles influenciam a eficácia desses contatos e, assim, "estimulam" o registro desta ou daquela informação na memória. Outras substâncias entre os mediadores de hormônios podem, ao contrário, suprimir o processo de transferência de dados da memória de trabalho para a memória de longo prazo.
Os mecanismos emocionais, ou seja, o reforço bioquímico da memória, estão agora sendo ativamente estudados. O único problema é que pesquisas de laboratório desse tipo só podem ser realizadas em animais, mas quanto pode um rato de laboratório nos dizer sobre suas emoções?
Se armazenamos algo em nossa memória, às vezes chega a hora de lembrar essa informação, ou seja, de extraí-la da memória. Mas a palavra "extrair" está correta? Aparentemente, não muito. Parece que os mecanismos de memória não recuperam informações, mas as regeneram. Não há informação nesses mecanismos, assim como não há voz ou música no "hardware" de um receptor de rádio. Mas tudo é claro com o receptor - ele processa e converte o sinal eletromagnético recebido na antena. Que tipo de "sinal" é processado ao extrair a memória, onde e como esses dados são armazenados, ainda é muito difícil de dizer. Porém, já se sabe que durante a rememoração a memória é reescrita, modificada, ou pelo menos isso acontece com alguns tipos de memória.
Não eletricidade, mas química
Em busca de uma resposta à questão de como se pode modificar ou mesmo apagar a memória, importantes descobertas foram feitas nos últimos anos, e vários trabalhos surgiram sobre a "molécula da memória".
Na verdade, eles tentaram isolar essa molécula, ou pelo menos algum transportador material de pensamento e memória, por duzentos anos, mas sem muito sucesso. No final, os neurofisiologistas chegaram à conclusão de que não há nada específico para a memória no cérebro: há 100 bilhões de neurônios, há 10 quatrilhões de conexões entre eles e em algum lugar, nesta rede em escala cósmica, memória, pensamentos e comportamento são codificados uniformemente. Têm sido feitas tentativas para bloquear certos produtos químicos no cérebro, e isso levou a uma mudança na memória, mas também a uma mudança no funcionamento do corpo inteiro. Só em 2006 surgiram os primeiros trabalhos sobre o sistema bioquímico, que parece ser muito específico para a memória. Seu bloqueio não causou nenhuma mudança no comportamento ou capacidade de aprendizagem - apenas a perda de um pouco de sua memória. Por exemplo, a memória da situação,se o bloqueador foi injetado no hipocampo. Ou choque emocional se um bloqueador foi injetado na amígdala. O sistema bioquímico encontrado é uma proteína, uma enzima chamada proteína quinase M-zeta, que controla outras proteínas.
Um dos principais problemas da neurofisiologia - a incapacidade de conduzir experimentos em humanos. No entanto, mesmo em animais primitivos, os mecanismos básicos de memória são semelhantes aos nossos.
A molécula funciona no local de contato sináptico - contato entre neurônios no cérebro. Aqui devemos fazer uma digressão importante e esclarecer as especificidades desses próprios contatos. O cérebro costuma ser comparado a um computador e, portanto, muitas pessoas pensam que as conexões entre os neurônios, que criam tudo o que chamamos de pensamento e memória, são de natureza puramente elétrica. Mas este não é o caso. A linguagem das sinapses é a química, aqui algumas moléculas secretadas, como uma chave com uma fechadura, interagem com outras moléculas (receptores), e só então começam os processos elétricos. A eficiência e o alto rendimento da sinapse dependem de quantos receptores específicos serão enviados através da célula nervosa ao local de contato.
Proteína com propriedades especiaisA proteína quinase M-zeta apenas controla a entrega de receptores para a sinapse e, assim, aumenta sua eficiência. Quando essas moléculas são ativadas ao mesmo tempo em dezenas de milhares de sinapses, ocorre o redirecionamento do sinal e as propriedades gerais de uma determinada rede de neurônios mudam. Tudo isso nos diz pouco sobre como as mudanças na memória são codificadas nesse redirecionamento, mas uma coisa é certa: se a proteína quinase M-zeta for bloqueada, a memória será apagada, porque as ligações químicas que a fornecem não funcionarão. A recém-descoberta "molécula" de memória tem uma série de características interessantes.
Primeiro, é capaz de auto-reprodução. Se, como resultado do aprendizado (ou seja, receber novas informações), um determinado suplemento na forma de uma certa quantidade de proteína quinase M-zeta é formado na sinapse, então essa quantidade pode permanecer lá por um tempo muito longo, apesar do fato de esta molécula de proteína se decompor em três a quatro dias. De alguma forma, a molécula mobiliza os recursos da célula e garante a síntese e entrega de novas moléculas ao local de contato sináptico para substituir as que sobraram.
Em segundo lugar, uma das características mais interessantes da proteína quinase M-zeta é o seu bloqueio. Quando os pesquisadores precisaram obter uma substância para experimentos de bloqueio da "molécula" da memória, eles simplesmente "leram" a seção de seu gene, que codifica seu próprio bloqueador de peptídeo, e o sintetizaram. No entanto, esse bloqueador nunca é produzido pela própria célula, e com que propósito a evolução deixou seu código no genoma não está claro.
A terceira característica importante da molécula é que ela e seu bloqueador têm uma aparência quase idêntica para todos os seres vivos com sistema nervoso. Isso indica que, na pessoa da proteína quinase M-zeta, estamos lidando com o mecanismo adaptativo mais antigo, sobre o qual a memória humana é construída.
Claro, a proteína quinase M-zeta não é uma "molécula de memória" no sentido em que os cientistas do passado esperavam encontrá-la. Não é um portador material de informações memorizadas, mas, obviamente, atua como um regulador fundamental da eficácia das conexões dentro do cérebro, inicia o surgimento de novas configurações como resultado do aprendizado.
Fazer contato
Agora, os experimentos com o bloqueador da proteína quinase M-zeta têm, em certo sentido, o caráter de "disparar pela área". A substância é injetada em certas partes do cérebro de animais experimentais com o auxílio de uma agulha muito fina e, assim, desliga a memória imediatamente em grandes blocos funcionais. Os limites de penetração do bloqueador nem sempre são claros, assim como sua concentração na área do local escolhido como alvo. Como resultado, nem todos os experimentos nesta área trazem resultados inequívocos.
Uma verdadeira compreensão dos processos que ocorrem na memória pode ser fornecida pelo trabalho no nível das sinapses individuais, mas isso requer a entrega direcionada de um bloqueador em contato entre os neurônios. Hoje é impossível, mas como tal tarefa está voltada para a ciência, mais cedo ou mais tarde surgirão as ferramentas para sua solução. Esperanças especiais estão depositadas na optogenética. Foi estabelecido que uma célula na qual a capacidade de sintetizar uma proteína sensível à luz é construída por métodos de engenharia genética pode ser controlada por meio de um feixe de laser. E se tais manipulações no nível dos organismos vivos ainda não foram realizadas, algo semelhante já está sendo feito com base nas culturas de células cultivadas, e os resultados são muito impressionantes.
Autor - Doutor em Ciências Biológicas, Membro Correspondente da Academia Russa de Ciências, Professor, Diretor do IVNDiNF RAS
