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Embora se saiba que o sono desempenha um papel crucial no fortalecimento da memória, os cientistas ainda estão tentando decodificar como esse processo ocorre no cérebro durante a noite.
Uma nova pesquisa liderada por cientistas da UCLA Health e da Universidade de Tel Aviv fornece a primeira evidência fisiológica de dentro do cérebro humano, apoiando a teoria científica dominante sobre como o cérebro consolida a memória durante o sono. Além disso, os pesquisadores descobriram que a estimulação cerebral profunda direcionada durante um período crítico do ciclo do sono parecia melhorar a consolidação da memória.
A pesquisa, publicada em 1º de junho na Natureza Neurociência, poderia oferecer novas pistas de como a estimulação cerebral profunda durante o sono poderia um dia ajudar pacientes com distúrbios de memória como a doença de Alzheimer, disse o co-autor do estudo Itzhak Fried, MD, PhD. Isso foi alcançado por um novo sistema de “circuito fechado” que forneceu pulsos elétricos em uma região do cérebro precisamente sincronizados com a atividade cerebral registrada em outra região.
De acordo com a teoria dominante de como o cérebro converte novas informações em memórias de longo prazo durante o sono, há um diálogo noturno entre o hipocampo – o centro da memória do cérebro – e o córtex cerebral, que está associado a funções cerebrais superiores, como raciocínio e planejamento. Isso ocorre durante uma fase de sono profundo, quando as ondas cerebrais são especialmente lentas e os neurônios nas regiões do cérebro alternam entre disparos rápidos em sincronia e silêncio.
“Isto fornece a primeira grande evidência até o nível de neurônios individuais de que realmente existe esse mecanismo de interação entre o centro da memória e todo o córtex”, disse Fried, diretor de cirurgia de epilepsia da UCLA Health e professor de neurocirurgia, psiquiatria e ciências biocomportamentais na Escola de Medicina David Geffen da UCLA. “Ele tem valor científico tanto em termos de compreensão de como a memória funciona em humanos quanto de uso desse conhecimento para realmente aumentar a memória”.
Os pesquisadores tiveram uma oportunidade única de testar essa teoria da consolidação da memória por meio de eletrodos no cérebro de 18 pacientes com epilepsia na UCLA Health. Os eletrodos foram implantados no cérebro dos pacientes para ajudar a identificar a origem de suas convulsões durante internações hospitalares que duram cerca de 10 dias.
O estudo foi conduzido em duas noites e duas manhãs. Pouco antes de dormir, os participantes do estudo viram pares de fotos de animais e 25 celebridades, incluindo estrelas facilmente identificáveis como Marilyn Monroe e Jack Nicholson. Eles foram imediatamente testados em sua capacidade de lembrar qual celebridade estava emparelhada com qual animal, e foram testados novamente pela manhã, após uma noite de sono tranquilo.
Em outra noite, eles viram 25 novos pares de animais e celebridades antes de dormir. Desta vez, eles receberam estimulação elétrica direcionada durante a noite, e sua capacidade de lembrar os pares foi testada pela manhã. Para fornecer essa estimulação elétrica, os pesquisadores criaram um sistema de circuito fechado em tempo real que Fried comparou a um maestro musical: o sistema “ouvia” os sinais elétricos do cérebro e, quando os pacientes caíam no período de sono profundo associado à consolidação da memória , ele forneceu pulsos elétricos suaves instruindo os neurônios de disparo rápido a “tocar” em sincronia.
Cada indivíduo testado teve melhor desempenho em testes de memória após uma noite de sono com estimulação elétrica em comparação com uma noite de sono tranquilo. Os principais marcadores eletrofisiológicos também indicaram que a informação estava fluindo entre o hipocampo e por todo o córtex, fornecendo evidências físicas que apoiam a consolidação da memória.
“Descobrimos que basicamente aprimoramos essa estrada pela qual a informação flui para locais de armazenamento mais permanentes no cérebro”, disse Fried.
Fried em 2012 escreveu um Jornal de Medicina da Nova Inglaterra estudo que pela primeira vez mostrou que a estimulação elétrica pode fortalecer a memória, e seu trabalho continuou a explorar como a estimulação cerebral profunda poderia melhorar a memória, agora entrando no estágio crítico do sono. Recentemente, ele recebeu uma doação de US$ 7 milhões do NIH para estudar se a inteligência artificial pode ajudar a identificar e fortalecer memórias específicas no cérebro.
“Em nosso novo estudo, mostramos que podemos melhorar a memória em geral”, disse Fried. “Nosso próximo desafio é saber se temos a capacidade de modular memórias específicas”.
Yuval Nir, da Universidade de Tel Aviv, co-supervisionou o estudo com Fried. Outros autores incluem a autora principal Maya Geva-Sagiv, assim como Emily Mankin, Dawn Eliashiv, Natalie Cherry, Guldamla Kalender e Natalia Tchemodanov da UCLA, e Shdema Epstein da Universidade de Tel-Aviv.
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