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Os neurocientistas da Columbia Engineering identificaram um mecanismo neural específico no cérebro humano que marca as informações com associações emocionais para melhorar a memória. A equipe demonstrou que as ondas cerebrais de alta frequência na amígdala, um centro de processos emocionais, e no hipocampo, um centro de processos de memória, são essenciais para melhorar a memória para estímulos emocionais. Interrupções nesse mecanismo neural, causadas por estimulação cerebral elétrica ou depressão, prejudicam a memória especificamente para estímulos emocionais.
A maioria das pessoas se lembra de eventos emocionais, como o dia do casamento, com muita clareza, mas os pesquisadores não têm certeza de como o cérebro humano prioriza os eventos emocionais na memória. Em um estudo publicado em 16 de janeiro de 2023, por Natureza Comportamento Humano, Joshua Jacobs, professor associado de engenharia biomédica na Columbia Engineering, e sua equipe identificaram um mecanismo neural específico no cérebro humano que marca as informações com associações emocionais para melhorar a memória. A equipe demonstrou que as ondas cerebrais de alta frequência na amígdala, um centro de processos emocionais, e no hipocampo, um centro de processos de memória, são essenciais para melhorar a memória para estímulos emocionais. Interrupções nesse mecanismo neural, causadas por estimulação cerebral elétrica ou depressão, prejudicam a memória especificamente para estímulos emocionais.
Prevalência crescente de distúrbios de memória
A crescente prevalência de distúrbios de memória, como a demência, destacou os efeitos prejudiciais que a perda de memória tem sobre os indivíduos e a sociedade. Distúrbios como depressão, ansiedade e transtorno de estresse pós-traumático (TEPT) também podem apresentar processos de memória desequilibrados e se tornaram cada vez mais prevalentes durante a pandemia de COVID-19. Compreender como o cérebro regula naturalmente quais informações são priorizadas para armazenamento e quais desaparecem pode fornecer uma visão crítica para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para fortalecer a memória para aqueles em risco de perda de memória ou para normalizar os processos de memória naqueles em risco de desregulação.
“É mais fácil lembrar de eventos emocionais, como o nascimento de seu filho, do que outros eventos da mesma época”, diz Salman E. Qasim, principal autor do estudo, que iniciou este projeto durante seu doutorado no laboratório de Jacobs em Columbia. Engenharia. “O cérebro claramente tem um mecanismo natural para fortalecer certas memórias, e queríamos identificá-lo.”
A dificuldade de estudar mecanismos neurais em humanos
A maioria das investigações sobre mecanismos neurais ocorre em animais como ratos, porque tais estudos requerem acesso direto ao cérebro para registrar a atividade cerebral e realizar experimentos que demonstram causalidade, como interrupção cuidadosa de circuitos neurais. Mas é difícil observar ou caracterizar um fenômeno cognitivo complexo como o aprimoramento da memória emocional em estudos com animais.
Estudar esse processo diretamente em humanos. Qasim e Jacobs analisaram dados de experimentos de memória conduzidos com pacientes com epilepsia submetidos a gravação cerebral intracraniana direta para localização e tratamento de convulsões. Durante essas gravações, os pacientes com epilepsia memorizaram listas de palavras enquanto os eletrodos colocados no hipocampo e na amígdala registravam a atividade elétrica do cérebro.
Estudando padrões de ondas cerebrais de palavras emocionais
Ao caracterizar sistematicamente as associações emocionais de cada palavra usando classificações de emoção de crowdsourcing, Qasim descobriu que os participantes se lembravam de palavras mais emocionais, como “cachorro” ou “faca”, melhor do que palavras mais neutras, como “cadeira”. Ao olhar para a atividade cerebral associada, os pesquisadores observaram que sempre que os participantes se lembravam com sucesso de palavras emocionais, a atividade neural de alta frequência (30-128 Hz) se tornava mais prevalente no circuito amígdala-hipocampo. Quando os participantes se lembravam de palavras mais neutras, ou não conseguiam se lembrar de uma palavra completamente, esse padrão estava ausente. Os pesquisadores analisaram esse padrão em um grande conjunto de dados de 147 pacientes e encontraram uma ligação clara entre a memória aprimorada dos participantes para palavras emocionais e a prevalência em seus cérebros de ondas cerebrais de alta frequência no circuito amígdala-hipocampo.
“Encontrar esse padrão de atividade cerebral ligando emoções e memória foi muito emocionante para nós, porque pesquisas anteriores mostraram o quão importante é a atividade de alta frequência no hipocampo para a memória não emocional”, disse Jacobs. “Imediatamente nos levou a pensar sobre as implicações causais mais gerais – se provocarmos atividade de alta frequência neste circuito, usando intervenções terapêuticas, seremos capazes de fortalecer as memórias à vontade?”
A estimulação elétrica interrompe a memória para palavras emocionais
A fim de estabelecer se essa atividade de alta frequência realmente refletia um mecanismo causal, Jacobs e sua equipe formularam uma abordagem única para replicar o tipo de interrupção experimental normalmente reservada para pesquisas com animais. Primeiro, eles analisaram um subconjunto desses pacientes que realizaram a tarefa de memória enquanto a estimulação elétrica direta era aplicada ao hipocampo para metade das palavras que os participantes tinham que memorizar. Eles descobriram que a estimulação elétrica, que tem uma história mista de benefício ou diminuição da memória, dependendo de seu uso, prejudicou clara e consistentemente a memória especificamente para palavras emocionais.
Uma Mohan, outra estudante de doutorado no laboratório de Jacobs na época e coautora do artigo, observou que essa estimulação também diminuiu a atividade de alta frequência no hipocampo. Isso forneceu evidências causais de que – eliminando o padrão de atividade cerebral correlacionado com a memória emocional – a estimulação também estava diminuindo seletivamente a memória emocional.
A depressão age de forma semelhante à estimulação cerebral
Qasim levantou a hipótese de que a depressão, que pode envolver memória emocional desregulada, pode agir de forma semelhante à estimulação cerebral. Ele analisou a memória emocional dos pacientes em paralelo com as avaliações de humor que os pacientes fizeram para caracterizar seu estado psiquiátrico. E, de fato, no subconjunto de pacientes com depressão, a equipe observou uma diminuição simultânea na memória mediada pela emoção e na atividade de alta frequência no hipocampo e na amígdala.
“Ao combinar estimulação, gravação e avaliação psicométrica, eles foram capazes de demonstrar causalidade em um grau que nem sempre se vê em estudos com gravações do cérebro humano”, disse Bradley Lega, neurocirurgião e cientista da Universidade do Texas Southwestern Medical Centro e não um autor no papel. “Sabemos que a atividade de alta frequência está associada ao disparo neuronal, então essas descobertas abrem novos caminhos de pesquisa em humanos e animais sobre como certos estímulos envolvem neurônios em circuitos de memória”.
Próximos passos
Qasim, que atualmente é pesquisador de pós-doutorado na Escola de Medicina Icahn em Mt. Sinai, agora está seguindo esta linha de pesquisa investigando como os neurônios individuais no cérebro humano disparam durante os processos de memória emocional. Qasim e Jacobs esperam que seu trabalho também possa inspirar pesquisas com animais explorando como essa atividade de alta frequência está ligada à norepinefrina, um neurotransmissor ligado a processos de atenção que eles teorizam que pode estar por trás da memória aprimorada para estímulos emocionais. Finalmente, eles esperam que pesquisas futuras tenham como alvo a atividade de alta frequência no circuito amígdala-hipocampo para fortalecer e proteger a memória. — especialmente a memória emocional.
“Nossas memórias emocionais são um dos aspectos mais críticos da experiência humana, informando tudo, desde nossas decisões até toda a nossa personalidade”, acrescentou Qasim. “Qualquer medida que possamos tomar para mitigar sua perda em distúrbios de memória ou impedir seu sequestro em distúrbios psiquiátricos é extremamente emocionante”.
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