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Pesquisadores da Universidade de Tohoku descobriram que existem dois processos paralelos envolvidos na formação da memória quando um mouse realiza uma tarefa de aprendizado motor. Um processo ocorre durante o treinamento e é chamado de aprendizado online, enquanto o outro ocorre durante o período de descanso e é chamado de aprendizado offline. O aprendizado online pode ser aumentado ou reduzido pela manipulação da atividade glial, mas o aprendizado offline permanece inalterado por essas manipulações. Compreender os mecanismos celulares subjacentes a esses processos independentes de formação de memória paralela pode levar ao desenvolvimento de uma reabilitação eficiente após derrames, tratamento de demência ou percepção de inteligência estendida.
As descobertas foram detalhadas na revista glia em 26 de junho de 2023.
Há muito tempo sabemos que o desempenho pode não melhorar muito durante o treinamento, mas aumentar no dia seguinte. Como alternativa, a excelência durante o treinamento pode não ser transferida para o dia seguinte. Aqui, os pesquisadores mostraram que o aprendizado online e offline são de fato processos paralelos separados regidos por mecanismos celulares distintos.
As células da glia no cérebro ocupam quase tanto volume quanto os neurônios; no entanto, eles foram simplesmente pensados para preencher as lacunas entre os neurônios. Recentemente, foi demonstrado que as células gliais estão envolvidas no processamento de informações no cérebro, embora de maneira bastante diferente da dos neurônios. Ao liberar gliotransmissores, como o glutamato, as células gliais podem modular a facilidade de formação da memória; um processo denominado meta-plasticidade.
Os pesquisadores usaram o paradigma de resposta optocinética horizontal para entender o papel das células gliais no aprendizado online e offline. Quando camundongos foram apresentados a um estímulo visual oscilante horizontalmente, seus olhos seguiram a tela com uma amplitude menor em relação ao estímulo apresentado. Com apresentações prolongadas e repetidas, a amplitude aumentava até que seus olhos pudessem acompanhar perfeitamente a tela. O aumento de desempenho durante a apresentação de 15 minutos foi denominado aprendizado online e o aumento durante o período de descanso de 1 hora, que os camundongos passaram no escuro, foi denominado aprendizado offline.
Proteínas ativadas por luz, canalrodopsina-2 (ChR2) ou arquerodopsina (ArchT) foram expressas geneticamente especificamente em células gliais para controlar manualmente a atividade glial. Quando a liberação de glutamato das células gliais foi facilitada pela fotoativação do ChR2, o aprendizado online foi aumentado. No entanto, o benefício da modulação glial foi de curta duração e o desempenho do movimento ocular logo se tornou indistinguível do controle. Quando a atividade glial foi inibida pelo ArchT, o aprendizado online foi completamente suprimido. Curiosamente, o aprendizado off-line ocorreu normalmente, mesmo na ausência total de aprendizado on-line.
“Nossos dados mostram que a formação da memória de curto e longo prazo não é um processo serial, mas sim um processo paralelo e independente”, diz o professor Ko Matsui, do laboratório Super-network Brain Physiology da Tohoku University, que liderou a pesquisa. . “Agonizar sobre o desempenho obtido durante cada sessão de treinamento ou estudo é desnecessário, pois conquistas duradouras dependem de um processo totalmente separado.”
Os mecanismos celulares subjacentes à modulação glial da aprendizagem online estão agora parcialmente descobertos. Canais condutores de ânions expressos em células gliais medeiam a liberação de glutamato, o que leva ao aumento da plasticidade sináptica. O processo de aprendizado off-line é menos claro; no entanto, os pesquisadores também descobriram que a manipulação optogenética ArchT da atividade glial durante o período de descanso pode facilitar o aprendizado offline.
“As células gliais aparentemente controlam a probabilidade de ocorrência de plasticidade nos circuitos neurais, seja durante o processo de aprendizagem online ou offline”, diz o principal investigador do estudo, Dr. Teppei Kanaya. “Ao descobrir os detalhes do processo celular, podemos controlar nossa rápida adaptação às mudanças no ambiente ou facilitar conquistas de longo prazo.”
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