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O estudo derrama a luz nova em como o cérebro codifica o tempo e o lugar em memórias

Dois estudos conduzidos por pesquisadores do sudoeste de UT derramam a luz nova em como o cérebro codifica o tempo e o lugar em memórias. Os resultados, publicados recentemente em PNAS e em ciência, para adicionar não somente ao corpo da pesquisa fundamental sobre a memória mas podiam eventualmente fornecer a base para tratamentos novos à perda de memória do combate das condições tais como a lesão cerebral traumático ou a doença de Alzheimer.

Aproximadamente uma década há, um grupo de neurônios conhecidos como de “pilhas tempo” foi descoberto nos ratos. Estas pilhas parecem jogar um papel original na gravação quando os eventos ocorrem, permitindo que o cérebro marque correctamente o pedido do que acontece na memória episódico.

Localizado no hipocampo do cérebro, estas pilhas mostram um teste padrão característico da actividade quando os animais forem de codificação e de recordação eventos, explicam Bradley Lega, M.D., professor adjunto da cirurgia neurológica em UTSW e autor superior do estudo de PNAS.

Despedindo em uma seqüência reprodutível, permitem que o cérebro organize quando os eventos acontecem, Lega diz. O sincronismo de seu despedimento é controlado pelas ondas de cérebro de 5 hertz, chamadas oscilações da teta, em um processo conhecido como a precessão.

Lega investigou se os seres humanos igualmente têm pilhas de tempo usando uma tarefa da memória que fizesse procuras fortes em informação tempo-relacionada. Lega e seus colegas recrutaram voluntários da unidade de monitoração da epilepsia no instituto do sudoeste do cérebro do Jr. de UT Peter O'Donnell, onde os pacientes da epilepsia ficam por vários dias antes que a cirurgia para remover danificou partes de seus cérebros que acendem apreensões.

Os eléctrodos implantados na ajuda dos cérebros destes pacientes seus cirurgiões identificam precisamente os focos de apreensão e igualmente fornecem a informação valiosa nos funcionamentos internos do cérebro, Lega diz.

Ao gravar a actividade elétrica do hipocampo nos 27 cérebros dos voluntários, os pesquisadores mandaram-nos fazer “as tarefas do aviso livre” que leitura involvida uma lista de 12 palavras por 30 segundos, fazendo um problema de matemática curto para os confundir de ensaiar as lista, e para recordar então tantas como palavras da lista como possível para os próximos 30 segundos.

Esta tarefa exige a associação de cada palavra com um segmento do tempo (a lista estava ligada), que permita que Lega e sua equipe procurassem pilhas de tempo. O que a equipe encontrou era emocionante: Não somente identificaram uma população robusta de pilhas de tempo, mas o despedimento destas pilhas previu como os indivíduos bons podiam ligar junto palavras a tempo (um fenômeno chamado aglomeração temporal). Finalmente, estas pilhas parecem exibir a precessão da fase nos seres humanos, como previsto.

Para cientistas dos anos propor que as pilhas de tempo fossem como a colagem que mantem unidas memórias dos eventos em nossas vidas. Isto que encontra especificamente apoios essa ideia em uma maneira elegante.”

Bradley Lega, M.D, estuda o autor superior e o professor adjunto da cirurgia neurológica, centro médico do sudoeste da Universidade do Texas

No segundo estudo na ciência, Brad Pfeiffer, Ph.D., professor adjunto da neurociência, conduziu as pilhas de investigação de um lugar da equipe - uma população de pilhas hippocampal em ambos os animais e seres humanos que registros onde os eventos ocorrem.

Os pesquisadores têm sabido por muito tempo que como o curso dos animais um trajecto eles estêve sobre antes, os neurônios que codificam lugar diferentes ao longo do trajecto despedirão em ordem bem como o incêndio das pilhas de tempo no pedido de eventos temporais, Pfeiffer explicam.

Além, quando os ratos explorarem activamente um ambiente, as pilhas do lugar são organizadas mais nas “mini-seqüências” que representam uma varredura virtual dos lugar antes do rato. Estes radar-como varreduras acontecem por segundo das épocas aproximadamente 8-10 e são provavelmente um mecanismo do cérebro para prever eventos imediatamente próximos ou resultados.

Antes deste estudo, soube-se que quando os ratos pararam de ser executado, as pilhas do lugar reactivate frequentemente nas seqüências longas que pareceram à repetição a experiência prévia do rato no reverso.

Quando estes “eventos da repetição reversa” foram sabidos para ser importantes para a formação da memória, era obscura como o hipocampo podia produzir tais seqüências. Certamente, o trabalho considerável tinha indicado que a experiência deve reforçar para a frente, seqüências “anticipar” mas para enfraquecer eventos reversos da repetição.

Para determinar como estas memórias inversas e dianteiras trabalham junto, Pfeiffer e seus colegas colocaram os eléctrodos nos hipocampo dos ratos, a seguir permitidos os para explorar dois lugares diferentes: uma arena quadrada e uma trilha longa, recta.

Para incentivá-los mover-se através destes espaços, colocaram poços com leite de chocolate em vários lugares. Analisaram então a actividade da pilha do lugar dos animais para ver como correspondeu a seus lugar.

Os neurônios particulares despedidos como os ratos vaguearam através destes espaços, codificando a informação no lugar. Estes mesmos neurônios despedidos na mesma seqüência que os ratos reconstituíram seus trajectos, e despedidos periòdicamente no reverso como terminaram os pés diferentes de suas viagens.

Contudo, olhando um olhar mais atento os dados, os pesquisadores encontraram algo novo: Como os ratos se moveram através destes espaços, suas mini-seqüências dos neurônios não somente dianteiro exibido, com carácter de previsão, mas também para trás, mini-seqüências retrospectivas. As seqüências dianteiras e inversas alternadas um com o otro, cada um que toma somente alguns dúzia milissegundos para terminar.

“Quando estes animais se estavam movendo para a frente, seus cérebros estavam comutando constantemente entre a espera do que aconteceria em seguida e recordando o que apenas aconteceu, tudo dentro dos fracção--um-segundos marcos temporais,” Pfeiffer diz.

Pfeiffer e sua equipe estão estudando actualmente que entradas estas pilhas estão recebendo de outras partes do cérebro que fazem com que actuem nestes testes padrões dianteiros ou reversos. Na teoria, diz, pôde ser possível sequestrar este sistema para ajudar o cérebro a recordar onde um evento aconteceu com mais fidelidade.

Similarmente, adiciona Lega, técnicas da estimulação pôde eventualmente poder imitar a modelação precisa de pilhas de tempo para ajudar mais exactamente povos a recordar seqüências de eventos temporais.

Estudos mais adicionais com “no passado poucas décadas, é havido uma explosão em resultados novos da memória,” adiciona. “A distância entre descobertas fundamentais nos animais e como podem ajudar povos está tornando-se muito mais curto agora.”

Source:
Journal reference:

Umbach, G., et al. (2020) Time cells in the human hippocampus and entorhinal cortex support episodic memory. Science. doi.org/10.1073/pnas.2013250117.