Em formação

Recordando memórias por impulsos elétricos?


Li que, em um experimento, um par de eletrodos estimulantes foi inserido no córtex visual de um cego e, ao passar a eletricidade, o fenômeno do fosfeno foi produzido. É o mesmo com a memória? Cada memória de um indivíduo pode ser evocada por um método semelhante? E em caso afirmativo, em qual região do cérebro os eletrodos estimulantes serão inseridos?


Existem alguns estudos sobre a estimulação do cérebro com pulsos elétricos, e também foi descoberto que ele é bem-sucedido. Três papéis de particular interesse que encontrei foram:

1) Em um estudo intitulado "Explicando como a estimulação cerebral pode evocar memórias", verificou-se que a estimulação elétrica no neocórtex temporal pode fazer com que os pacientes neurocirúrgicos experimentem espontaneamente a recuperação da memória. O cérebro do sujeito no estudo, quando estimulado, permitiu-lhe relembrar memórias da época em que estava no colégio. Eles concluíram que existem fragmentos de neurônios que codificam memórias por períodos diferentes (neste caso, o ensino médio). (referência)

2) No segundo estudo intitulado "Aprimoramento da memória e estimulação cerebral profunda da área entorhinal", foi observado que

estimulação entorrinal aplicada enquanto os sujeitos aprenderam as localizações dos pontos de referência, aumentaram sua memória subsequente desses locais: e os sujeitos alcançaram esses pontos de referência mais rapidamente e por rotas mais curtas, em comparação com os locais aprendidos sem estimulação. (referência)

3) Em um terceiro estudo intitulado "Stimulation of Entorhinal Cortex Promotes Adult Neurogenesis and Facilitates Spatial Memory", descobriu-se que estimular uma região específica do cérebro leva à produção de novas células cerebrais que aumentam a memória. (referência)

Em dois desses estudos, a memória é aprimorada pela estimulação do córtex entorrinal e no primeiro estudo o neocórtex foi estimulado. Portanto, em um sentido amplo, o córtex cerebral é geralmente usado para esses estudos.

Este é um campo contínuo de pesquisa como tratamento para doenças como o Alzheimer (referência).

Córtex Gray-Brodman-Entorhinal (Wikipedia)

Localização do neocórtex (referência)


Como o cérebro olfativo afeta a memória

Como a percepção sensorial no cérebro afeta os processos de aprendizagem e memória está longe de ser totalmente compreendido. Dois neurocientistas da Ruhr-Universit & aumlt Bochum (RUB) descobriram um novo aspecto de como o processamento de odores afeta os centros de memória. Eles mostraram que o córtex piriforme - uma parte do cérebro olfatório - tem uma influência direta no armazenamento de informações em nossa estrutura de memória mais importante, o hipocampo. A Dra. Christina Strauch e a Professora Denise Manahan-Vaughan relatam suas descobertas na edição online da revista Córtex cerebral em 9 de abril de 2019.

Impulsos elétricos simulam odores

Para descobrir como os odores afetam a formação da memória, os pesquisadores desencadearam uma percepção artificial de um odor no cérebro de ratos. Para fazer isso, eles estimularam o córtex piriforme com impulsos elétricos. "Ficamos muito surpresos ao ver que o hipocampo responde diretamente à estimulação do córtex piriforme", observou Christina Strauch.

O hipocampo usa informações sensoriais para criar memórias complexas. A base desse processo é sua capacidade de aumentar a eficácia da transmissão de informações através das sinapses e, assim, armazenar o conteúdo da memória. Este processo é denominado plasticidade sináptica. Manahan-Vaughan e Strauch foram os primeiros a mostrar que a estimulação do córtex piriforme anterior ativa a plasticidade sináptica no hipocampo.

Papel especial para o olfato

Em uma segunda etapa, os pesquisadores examinaram em que medida o córtex piriforme compete com o córtex entorrinal na condução da plasticidade sináptica do hipocampo. Essa estrutura envia informações sobre a atividade em todas as modalidades sensoriais para o hipocampo. A ativação da via aferente dessa estrutura, chamada de via perfurante, desencadeou no hipocampo padrões de reação completamente diferentes daqueles gerados pelo córtex piriforme. "O estudo nos dá uma base teórica para entender como o olfato desempenha um papel tão especial na formação e recuperação da memória", comentou Denise Manahan-Vaughan.

Os dois cientistas trabalham juntos desde 2010 para investigar como os odores causam a formação da memória.


Avanço no aprimoramento da memória: envio de impulsos elétricos seguros para o cérebro na hora certa

Por décadas, os cientistas vêm passando por toneladas de estudos médicos para melhorar a memória. E, finalmente, um avanço. Em uma pesquisa publicada na revista Current Biology, neurocientistas da Universidade da Pensilvânia mostraram que pode ser possível melhorar a memória usando pequenos pulsos de eletricidade exatamente no momento certo. Estimular o cérebro quando se prevê que funcione mal é eficaz para aumentar a memória. Por outro lado, estimular o cérebro quando ele está funcionando bem prejudica a memória. O momento fez toda a diferença.

Os sujeitos da pesquisa foram um grupo de pacientes com epilepsia grave. Como parte do tratamento, esses indivíduos já tinham eletrodos implantados temporariamente no cérebro, facilitando o estudo por meio da estimulação elétrica do cérebro. No entanto, os estudos anteriores não produziram resultados bem-sucedidos. Houve momentos em que o aprimoramento da memória foi alcançado e outros em que a memória foi prejudicada.

A equipe continuou estudando mais pacientes com epilepsia para aplicações de aprimoramento de memória. De acordo com o chefe da equipe de pesquisa, Michael Kahana, desta vez, eles examinaram como os efeitos da estimulação diferem durante a função de memória deficiente versus a função de memória efetiva. O estudo envolveu pacientes em tratamento de epilepsia no Hospital da Universidade da Pensilvânia, no Hospital da Universidade Thomas Jefferson, no Centro Médico Dartmouth-Hitchcock, no Hospital da Universidade Emory, na Universidade do Texas Southwestern, na Clínica Mayo, na Universidade de Columbia, no National Institutes of Health Clinical Center e da University of Washington, conforme relatado pelo New York Times.

Ao receber níveis seguros de impulsos elétricos cerebrais, os participantes foram convidados a estudar e relembrar listas de palavras comuns. Durante esse processo, a atividade elétrica de eletrodos implantados no cérebro dos pacientes foi registrada. Os registros mostraram que a identificação de padrões elétricos previa se o paciente iria se lembrar de algo ou não.

A equipe então fez o experimento durante o período de memória efetiva e durante o período de memória fraca. O resultado foi um grande avanço. Os cientistas descobriram que, quando os impulsos elétricos chegam durante períodos de memória efetiva, a memória piora. Mas quando o impulso elétrico dispara em momentos de mau funcionamento, a memória melhora consideravelmente, conforme relatado pela Medical Press.

Os pesquisadores esperam que suas descobertas sobre a descoberta do aprimoramento da memória sejam um passo importante no objetivo de ajudar as pessoas com todos os tipos de lesões ou doenças cerebrais. A pesquisa foi financiada pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) em um esforço para ajudar as tropas que voltam do Iraque e do Afeganistão com problemas de memória causados ​​por lesões cerebrais traumáticas.


As plantas não podem "pensar e lembrar", mas não há nada de estúpido nelas: elas são chocantemente sofisticadas

As plantas podem transmitir informações "de folha em folha de maneira muito semelhante ao nosso sistema nervoso", escreveu a BBC News. O artigo continua a afirmar que as plantas se lembram das informações e usam "informações criptografadas à luz para se imunizarem contra patógenos sazonais."

As plantas não podem pensar ou lembrar. Esses termos emprestados não descrevem com precisão como as plantas funcionam. No entanto, como a maioria dos organismos, as plantas podem sentir o mundo ao seu redor, processar informações de seu ambiente e responder a essas informações alterando seu crescimento e desenvolvimento. Na verdade, as plantas respondem às mudanças em seu ambiente de maneiras que muitos considerariam surpreendentemente sofisticadas, embora os botânicos conheçam essas habilidades há séculos.

“Um grande erro que as pessoas cometem é falar como se as plantas 'soubessem' o que estão fazendo”, diz Elizabeth Van Volkenburgh, botânica da Universidade de Washington. “Professores, pesquisadores, estudantes e leigos de biologia cometem o mesmo erro. Eu prefiro dizer que uma planta sente e responde, em vez de que a planta 'sabe'. Usar palavras como 'inteligência' ou 'pensar' para plantas é simplesmente errado. Às vezes é divertido de fazer, é um pouco provocativo. Mas está simplesmente errado. É fácil cometer o erro de pegar uma palavra de outro campo e aplicá-la a uma planta. & Quot

A história da BBC News é baseada em um estudo definido para publicação em A célula vegetal. O co-autor Stanislaw Karpinski, da Universidade de Ciências da Vida de Varsóvia, na Polônia, apresentou recentemente sua pesquisa na reunião anual da Sociedade de Biologia Experimental em Praga, República Tcheca.

A história afirma que, de acordo com o estudo, estimular uma célula da folha com luz cria uma cascata de eventos eletroquímicos em toda a planta, comunicados por meio de células especializadas chamadas células da bainha do feixe, assim como impulsos elétricos são propagados ao longo das células nervosas no sistema nervoso de um animal. Os pesquisadores descobriram que essas reações continuaram várias horas depois, mesmo no escuro, o que eles interpretaram como uma espécie de memória.

Isso é como dizer que, como a superfície de um lago continua a ondular depois de atingida por um seixo, a água está "se lembrando" de algo. A analogia não é muito válida. Mas as plantas produzem sinais elétricos e a função desses sinais em resposta à luz é o foco real do novo estudo & # 8212 a mais recente contribuição para um crescente corpo de trabalho sobre sinalização elétrica em plantas.

Embora as plantas não tenham nervos, as células das plantas são capazes de gerar impulsos elétricos chamados de potenciais de ação, assim como as células nervosas dos animais. Na verdade, todas as células biológicas são elétricas.

As células usam membranas para manter seus interiores separados de seus exteriores. Algumas moléculas muito pequenas podem se infiltrar nas membranas, mas a maioria das moléculas deve passar por poros ou canais encontrados dentro da membrana. Um grupo de moléculas migratórias é a família dos íons: partículas carregadas como sódio, potássio, cloreto e cálcio.

Sempre que diferentes concentrações de íons se acumulam em lados opostos de uma membrana celular, existe o potencial para uma corrente elétrica. As células gerenciam esse potencial elétrico usando canais de proteína e bombas embutidas na membrana celular & # 8212gatekeepers que regulam o fluxo de partículas carregadas através da membrana celular. O fluxo controlado de íons dentro e fora de uma célula constitui sinalização elétrica em plantas e animais.

"Em qualquer célula, você tem uma membrana", explica Alexander Volkov, fisiologista de plantas da Oakwood University, no Alabama. & quotVocê tem íons em ambos os lados em concentrações diferentes, o que cria um potencial elétrico. Não importa se é uma célula animal ou vegetal & # 8212é química geral. & Quot.

Como certos tipos de células vegetais têm algumas características em comum com as células nervosas & # 8212; eles estão dispostos em feixes tubulares, eles abrigam canais iônicos em suas membranas & # 8212 alguns botânicos sugeriram que as plantas propagam potenciais de ação ao longo de redes conectadas dessas células, semelhante à sinalização em sistema nervoso de um animal. Mas a maioria dos botânicos concorda que as plantas não têm redes de células que evoluíram especificamente para sinalização elétrica rápida através de longas distâncias, como a maioria dos animais. As plantas simplesmente não têm sistemas nervosos verdadeiros.

Portanto, se as plantas não estão usando sinais elétricos em sistemas nervosos como os animais, o que fazem com os impulsos elétricos que produzem? Na maioria dos casos, os biólogos vegetais não sabem. “Sabemos sobre a sinalização elétrica em plantas desde que sabemos sobre ela em animais”, diz Van Volkenburgh. & quotMas na maioria das plantas, para que servem esses sinais é uma questão em aberto. & quot As notáveis ​​exceções a este mistério são as plantas que dependem de sinais elétricos para movimento rápido, como a carnívora armadilha de Vênus ou Mimosa pudica& # 8212 uma planta cujas folhas dobram quando escovadas para desencorajar os herbívoros (veja o filme abaixo).

Nos últimos anos, algumas pesquisas sugeriram que a sinalização elétrica em plantas modifica e regula todos os tipos de processos biológicos em células vegetais. Sinais elétricos, argumentaram alguns botânicos, fornecem mais energia do que as armadilhas da exótica armadilha voadora de Vênus & # 8212; eles são igualmente importantes para a grama que cresce em seu gramado. Medir os impulsos elétricos nas plantas é fácil, mas vinculá-los a funções específicas das plantas é muito mais difícil e a comunidade da biologia vegetal está longe de chegar a um consenso sobre como a maioria das plantas usa esses impulsos.

O novo estudo de Karpinski tenta vincular a atividade elétrica ativada pela luz às defesas imunológicas das plantas. No novo estudo, os pesquisadores infectaram as folhas de Arabidopsis thaliana (thale agrião) com um patógeno bacteriano uma hora antes de expor a planta a uma forte dose de luz azul, vermelha ou branca ou uma, oito ou 24 horas após a exposição da planta à luz. As plantas tratadas com luz antes da infecção desenvolveram resistência, mas as plantas infectadas sem qualquer iluminação anterior não mostraram resistência.

Quando expostas à luz forte, explica Karpinski, as plantas absorvem mais energia do que podem usar para a fotossíntese & # 8212, mas ele não acha que as plantas desperdiçam esse excesso de energia. Karpinski diz que as plantas convertem a energia em calor e atividade eletroquímica que pode posteriormente desencadear processos biológicos, como as defesas imunológicas. "Parece que as plantas podem aumentar a resistência contra patógenos usando apenas seu sistema de absorção de luz", disse Karpinski. “Descobrimos que a sinalização eletroquímica está regulando esse processo. A sinalização elétrica em plantas é conhecida desde a época de Darwin & # 8212; não é nada novo. Mas o que não foi descrito é que a luz pode induzir potenciais de ação. Descobrimos que há uma sinalização diferente para a luz azul, branca e vermelha. Se as plantas podem sinalizar diferentes comprimentos de onda de luz, então as plantas também podem ver as cores. & Quot

Karpinski acredita que as plantas geram impulsos elétricos diferentes quando diferentes comprimentos de onda de luz atingem suas folhas e que as plantas usam esses impulsos para regular de alguma forma suas defesas imunológicas. Ele até especula que as plantas podem usar essa habilidade para combater patógenos sazonais. Mas exatamente como esse mecanismo funcionaria não está claro.

O papel da sinalização elétrica na maioria das plantas permanece em grande parte misterioso e inexplicado & # 8212 e certamente não garante alegações de que as plantas podem "pensar e lembrar". Mas existem muitos exemplos bem documentados das maneiras sofisticadas pelas quais as plantas mudam seu próprio crescimento em resposta às mudanças em seu ambiente.

Pense no fato de que as raízes sempre crescem na direção da gravidade e os brotos sempre crescem em direção à luz & # 8212, mesmo se você virar uma planta de lado. Os biólogos descobriram que esses processos, chamados gravitropismo e fototropismo, respectivamente, dependem de hormônios que alteram a taxa de crescimento celular nos tecidos das plantas: se um lado de uma raiz ou caule cresce mais rápido do que o outro, ele vai se dobrar. As plantas trepadeiras, como trepadeiras e trepadeiras, usam mecanismos semelhantes para responder ao toque, agarrando-se e enrolando-se ao redor do primeiro poste, parede ou galho com o qual entram em contato.

As plantas também processam informações de seu ambiente e mudam seu crescimento com base nessas informações. & quotAlgumas plantas florescem à medida que os dias ficam mais curtos e outras à medida que os dias ficam mais longos. Eles "sabem" que os dias estão ficando mais longos ou mais curtos por terem tabulado as reações a cada dia e noite ”, diz Van Volkenburgh. & quotA maneira como isso funciona é baseada no ritmo circadiano das plantas. As pessoas não percebem que as plantas têm um ritmo circadiano como os animais. As plantas têm todos os tipos de movimento baseados em seus ritmos circadianos. & Quot

Girassóis jovens e outras plantas jovens com flores e folhas podem traçar o arco do sol de leste a oeste & # 8212 um fenômeno chamado heliotropismo que garante máxima exposição à luz durante um período crucial de crescimento. Depois, há exemplos mais surpreendentes de plantas mudando em resposta ao seu ambiente. Considere a planta do Telégrafo: um arbusto asiático peculiar com pequenas folhas satélites que giram constantemente para monitorar a luz em seu ambiente. O satélite sai do pivô de forma tão confiável e rápida que você pode realmente observá-los se movendo em tempo real (veja o filme abaixo). Sua dança perpétua acompanha o movimento da luz ao longo do dia, ajustando a posição das folhas primárias para absorver o máximo de luz possível.

Com exemplos tão surpreendentes de habilidades das plantas para processar informações e se adaptar a seus ambientes, não há necessidade de tentar dotar as plantas de inteligência, pensamento, memória ou outras habilidades cognitivas que elas realmente não possuem e não precisam. Eles já são muito inteligentes.

Imagem da folha cortesia do Wikimedia Commons

As opiniões expressas são do (s) autor (es) e não necessariamente da Scientific American.

SOBRE OS AUTORES)

Ferris Jabr é um escritor colaborador de Americano científico. Ele também escreveu para o New York Times Magazine, a Nova iorquino e Lado de fora.


Resumo do capítulo

Neste capítulo, você aprendeu sobre o sistema nervoso humano. Especificamente, você aprendeu que:

  • O sistema nervoso é o sistema orgânico que coordena todas as ações voluntárias e involuntárias do corpo, transmitindo sinais de e para diferentes partes do corpo. Possui duas divisões principais, o sistema nervoso central (SNC) e o sistema nervoso periférico (SNP).
  • O SNC inclui o cérebro e a medula espinhal.
  • O SNP consiste principalmente de nervos que conectam o SNC com o resto do corpo. Possui duas divisões principais: o sistema nervoso somático e o sistema nervoso autônomo. O sistema somático controla as atividades que estão sob controle voluntário. O sistema autônomo controla as atividades involuntárias.
  • O sistema nervoso autônomo é ainda dividido em divisão simpática, que controla a resposta de luta ou fuga, a divisão parassimpática, que controla a maioria das respostas involuntárias rotineiras, e a divisão entérica, que fornece controle local para os processos digestivos.
  • Os sinais enviados pelo sistema nervoso são sinais elétricos chamados impulsos nervosos. Eles são transmitidos por células especiais eletricamente excitáveis ​​chamadas neurônios, que são um dos dois principais tipos de células do sistema nervoso.
  • As células gliais são o outro tipo principal de células do sistema nervoso. Existem muitos tipos de células gliais e têm muitas funções específicas. Em geral, as células gliais funcionam para apoiar, proteger e nutrir os neurônios.
  • As principais partes de um neurônio incluem o corpo celular, os dendritos e o axônio. O corpo celular contém o núcleo. Os dendritos recebem impulsos nervosos de outras células, e o axônio transmite impulsos nervosos para outras células em seus terminais. Uma sinapse é uma junção de membrana complexa no final de um terminal de axônio que transmite sinais para outra célula.
  • Os axônios são frequentemente envoltos em uma bainha de mielina eletricamente isolante, que é produzida pelas células da glia. Impulsos elétricos chamados de potenciais de ação ocorrem em lacunas na bainha de mielina, chamadas de nódulos de Ranvier, que aceleram a condução dos impulsos nervosos ao longo do axônio.
  • A neurogênese, ou a formação de novos neurônios por divisão celular, pode ocorrer em um cérebro humano maduro, mas apenas em uma extensão limitada.
  • O tecido nervoso no cérebro e na medula espinhal consiste de substância cinzenta, que contém principalmente os corpos celulares dos neurônios, e substância branca, que contém principalmente axônios mielinizados de neurônios. Os nervos do sistema nervoso periférico consistem em longos feixes de axônios mielinizados que se estendem por todo o corpo.
  • Existem centenas de tipos de neurônios no sistema nervoso humano, mas muitos podem ser classificados com base na direção em que conduzem os impulsos nervosos. Os neurônios sensoriais transportam os impulsos nervosos para longe do corpo e em direção ao sistema nervoso central, os neurônios motores os transportam do sistema nervoso central para o corpo, e os interneurônios freqüentemente os transportam entre os neurônios sensoriais e motores.
  • Um impulso nervoso é um fenômeno elétrico que ocorre devido a uma diferença na carga elétrica através da membrana plasmática de um neurônio.
  • A bomba de sódio-potássio mantém um gradiente elétrico através da membrana plasmática de um neurônio quando não está transmitindo ativamente um impulso nervoso. Esse gradiente é chamado de potencial de repouso do neurônio.
  • Um potencial de ação é uma reversão repentina do gradiente elétrico através da membrana plasmática de um neurônio em repouso. Ele começa quando o neurônio recebe um sinal químico de outra célula ou algum outro tipo de estímulo. O potencial de ação viaja rapidamente pelo neurônio e axônio como uma corrente elétrica.
  • Um impulso nervoso é transmitido a outra célula em uma sinapse elétrica ou química. Em uma sinapse química, os neurotransmissores químicos são liberados da célula pré-sináptica para a fenda sináptica entre as células. Os produtos químicos viajam pela fenda até a célula pós-sináptica e se ligam a receptores embutidos em sua membrana.
  • Existem muitos tipos diferentes de neurotransmissores. Seus efeitos na célula pós-sináptica geralmente dependem do tipo de receptor ao qual se ligam. Os efeitos podem ser excitatórios, inibitórios ou modulatórios de maneiras mais complexas. Podem ocorrer transtornos físicos e mentais se houver problemas com neurotransmissores ou seus receptores.
  • O SNC inclui o cérebro e a medula espinhal. É fisicamente protegido por ossos, meninges e líquido cefalorraquidiano. É quimicamente protegido pela barreira hematoencefálica.
  • O cérebro é o centro de controle do sistema nervoso e de todo o organismo. O cérebro usa uma proporção relativamente grande da energia do corpo, principalmente na forma de glicose.
  • O cérebro é dividido em três partes principais, cada uma com funções diferentes: tronco cerebral, cerebelo e cérebro. O cérebro é dividido em hemisférios esquerdo e direito. Cada hemisfério tem quatro lobos: frontal, parietal, temporal e occipital. Cada lóbulo está associado a sentidos específicos ou outras funções.
  • O cérebro possui uma fina camada externa chamada córtex cerebral. Suas muitas dobras proporcionam uma grande área de superfície. É aqui que ocorre a maior parte do processamento de informações.
  • As estruturas internas do cérebro incluem o hipotálamo, que controla o sistema endócrino por meio da hipófise e do tálamo, que tem várias funções involuntárias.
  • A medula espinhal é um feixe tubular de tecido nervoso que se estende da cabeça ao meio das costas até a pelve. Ele funciona principalmente para conectar o cérebro ao PNS. Ele também controla certas respostas rápidas chamadas reflexos, sem entrada do cérebro.
  • Uma lesão da medula espinhal pode levar à paralisia (perda de sensação e movimento) do corpo abaixo do nível da lesão porque os impulsos nervosos não podem mais viajar para cima e para baixo na medula espinhal além desse ponto.
  • O SNP consiste em todo o tecido nervoso que se encontra fora do SNC. Sua principal função é conectar o SNC ao resto do organismo.
  • Os tecidos que constituem o SNP são os nervos e os gânglios. Os gânglios atuam como pontos de retransmissão para mensagens transmitidas pelos nervos. Os nervos são classificados como sensoriais, motores ou uma mistura dos dois.
  • O SNP não é tão bem protegido física ou quimicamente quanto o SNC, por isso está mais sujeito a lesões e doenças. Os problemas do SNP incluem lesões por diabetes, herpes zoster e envenenamento por metais pesados. Dois distúrbios do SNP são a síndrome de Guillain-Barre e a doença de Charcot-Marie-Tooth.
  • O corpo humano tem dois tipos principais de sentidos, sentidos especiais e sentidos gerais. Os sentidos especiais têm órgãos dos sentidos especializados e incluem visão (olhos), audição (ouvidos), equilíbrio (ouvidos), paladar (língua) e olfato (passagens nasais). Todos os sentidos gerais estão associados ao tato e carecem de órgãos dos sentidos especiais. Os receptores de toque são encontrados em todo o corpo, mas principalmente na pele.
  • Todos os sentidos dependem de células receptoras sensoriais para detectar estímulos sensoriais e transformá-los em impulsos nervosos. Os tipos de receptores sensoriais incluem mecanorreceptores (forças mecânicas), termorreceptores (temperatura), nociceptores (dor), fotorreceptores (luz) e quimiorreceptores (produtos químicos).
  • O toque inclui a capacidade de sentir pressão, vibração, temperatura, dor e outros estímulos táteis. A pele inclui vários tipos diferentes de células receptoras de toque.
  • Visão é a capacidade de sentir a luz e ver. O olho é o órgão sensorial especial que coleta e concentra a luz, forma imagens e as transforma em impulsos nervosos. Os nervos ópticos enviam informações dos olhos para o cérebro, que processa as informações visuais e nos & ldquotelis & rdquo o que estamos vendo.
  • Os problemas de visão comuns incluem miopia (miopia), hipermetropia (hipermetropia) e presbiopia (diminuição da visão de perto relacionada à idade).
  • A audição é a capacidade de sentir as ondas sonoras, e o ouvido é o órgão que detecta o som. Ele transforma ondas sonoras em vibrações que acionam impulsos nervosos, que viajam para o cérebro através do nervo auditivo. O cérebro processa as informações e nos & ldquotella & rdquo o que estamos ouvindo.
  • O ouvido também é o órgão responsável pela sensação de equilíbrio, que é a capacidade de sentir e manter uma posição corporal adequada. Os ouvidos enviam impulsos da posição da cabeça ao cérebro, que envia mensagens ao músculo esquelético por meio do sistema nervoso periférico. Os músculos respondem contraindo-se para manter o equilíbrio.
  • O paladar e o olfato são habilidades para detectar substâncias químicas. Os receptores gustativos nas papilas gustativas da língua detectam as substâncias químicas nos alimentos e os receptores olfativos nas passagens nasais detectam as substâncias químicas do ar. O olfato contribui significativamente para o paladar.
  • Drogas psicoativas são substâncias que alteram a função do cérebro e resultam em alterações de humor, pensamento, percepção e / ou comportamento. Eles incluem medicamentos prescritos como analgésicos opioides, substâncias legais como nicotina e álcool e drogas ilegais como LSD e heroína.
  • Os psicofármacos são divididos em diferentes classes de acordo com seus efeitos farmacológicos. Eles incluem estimulantes, depressores, ansiolíticos, euforizantes, alucinógenos e empatógenos. Muitas drogas psicoativas têm múltiplos efeitos, portanto podem ser colocadas em mais de uma classe.
  • As drogas psicoativas geralmente produzem seus efeitos afetando a química do cérebro. Geralmente, eles agem como agonistas, que aumentam a atividade de determinados neurotransmissores, ou como antagonistas, que diminuem a atividade de determinados neurotransmissores.
  • As drogas psicoativas são usadas para vários fins, incluindo fins médicos, rituais e recreativos.
  • O uso indevido de drogas psicoativas pode levar ao vício, que é o uso compulsivo de uma droga apesar das consequências negativas. O uso prolongado de uma droga viciante pode produzir dependência física ou psicológica da droga. A reabilitação geralmente envolve psicoterapia e, às vezes, o uso temporário de outras drogas psicoativas.

Além do sistema nervoso, existe outro sistema do corpo que é importante para coordenar e regular muitas funções diferentes - o sistema endócrino. Você aprenderá sobre o sistema endócrino no próximo capítulo.


O que é uma anti-memória e como ela libera sua mente

Quer saber como seu cérebro abre espaço para novas memórias? Cientistas de Oxford acabaram de descobrir como.

Neurocientistas de Oxford acabaram de descobrir como seu cérebro move as memórias para o armazenamento de longo prazo. É chamado de anti-memória e é mais útil do que parece.

As memórias, em seu aspecto mais básico, são impulsos elétricos. Mas o que acontece se esses impulsos estão sempre disparando? Eles sobrecarregariam seu cérebro da mesma forma que a execução de muitos programas em seu computador fritaria sua RAM? A resposta é sim. Os cientistas acham que esses neurônios excessivamente excitados podem ser os culpados por doenças como epilepsia, esquizofrenia e autismo. O agente de equilíbrio que impede que isso aconteça são as antimemórias.

Pense neles como desfragmentando a RAM de uma memória. As antimemórias são neurônios que diminuem a atividade elétrica gerada pela criação da memória. As antimemórias trabalham junto com as memórias para evitar que o cérebro fique sobrecarregado. Eles não afetam as memórias, apenas silenciam o processo que os executa para que seu cérebro possa fazer outras coisas.

Quando você forma uma memória, seu cérebro a monta a partir de diferentes partes do seu cérebro, reconstruindo-a a cada vez do zero. Existem três etapas para construir uma memória - codificá-la (intencionalmente comprometê-la na memória), consolidá-la (diferentes partes do cérebro atuando colando a memória) e recuperando-a (relembrando a memória). Cada vez que você recupera uma memória, você aumenta a capacidade do seu cérebro de relembrá-la, fortalecendo o caminho neural para essa memória. Isso torna a memória mais forte e mais fácil de lembrar a longo prazo. Aqui está uma introdução rápida:

Crédito: Head Squeeze, Brit Lab / YouTube

As antimemórias funcionam da mesma maneira, mas ao contrário. Os cientistas há muito teorizavam sua existência a partir de modelos e estudos em camundongos. Neurologistas da Universidade de Oxford foram finalmente capazes de observá-los em humanos com esse experimento, cujas descobertas foram publicadas na revista Neuron. A autora principal Helen Barron explica o processo em um comunicado à imprensa:

Para medir essas ligações, ou memórias associativas, usamos uma técnica chamada supressão de repetição, onde a exposição repetida a um estímulo - as formas, neste caso - causa diminuição da atividade na área do cérebro que representa as formas. Ao observar esses efeitos de supressão em diferentes estímulos, podemos usar essa abordagem para identificar onde as memórias são armazenadas.

Os caminhos de memória identificados no estudo. Crédito: Neuron

Os pesquisadores foram capazes de fazer isso observando a atividade cerebral dos participantes enquanto memorizavam as formas usando imagens de ressonância magnética funcional (fMRI). Com o tempo, os neurônios anti-memória entraram em ação e bloquearam as memórias das formas. “Ao longo de 24 horas, as associações de formas no cérebro silenciaram”, disse Barron. O mais interessante é que eles não pareciam memórias adicionais, pareciam uma ausência de atividade cerebral. Eles não são - eles estão apenas ativos no mesmo caminho neural. Pense nisso como alguém refazendo seus passos, assim:

Isso pode ter ocorrido porque o cérebro foi reequilibrado ou simplesmente porque as associações foram esquecidas. No dia seguinte, alguns dos voluntários realizaram testes adicionais para confirmar que o silenciamento foi uma consequência do reequilíbrio. Se as memórias estivessem presentes, mas silenciadas por réplicas inibitórias, pensávamos que seria possível reexpressar as memórias suprimindo a atividade inibitória.

A fim de re-expressar as memórias, os pesquisadores usaram estimulação transcraniana por corrente contínua (tDCS) para aplicar uma baixa corrente de eletricidade aos cérebros dos voluntários. Ao fazer isso, os pesquisadores reduziram a atividade dos neurônios anti-memória - e as memórias das associações de forma voltaram.

"Este resultado é consistente com um mecanismo de equilíbrio", diz Barron. "O aumento da excitação visto na aprendizagem e na formação da memória, quando as conexões excitatórias são fortalecidas, parece ser equilibrado por um fortalecimento das conexões inibitórias."

Embora o tamanho da amostra para este estudo seja pequeno, a equipe de pesquisa tem grandes esperanças em suas descobertas. "O paradigma tem o potencial de ser traduzido diretamente nas populações de pacientes, incluindo aqueles que sofrem de esquizofrenia e autismo", disse Barron. "Esperamos que esta pesquisa possa agora ser levada adiante em colaboração com psiquiatras e populações de pacientes para que possamos desenvolver e aplicar este novo entendimento ao diagnóstico e tratamento de transtornos mentais."


Onde você está em sua memória?

Em um novo estudo da Universidade de Alberta, os pesquisadores observaram quais áreas do cérebro são ativadas quando nos lembramos.

Quando nos lembramos de uma experiência da maneira usual, fazemos isso do ponto de vista da primeira pessoa, como se a estivéssemos revivendo. Vemos nossa memória com nossos próprios olhos e a vivenciamos novamente.

Mas quando nos lembramos do ponto de vista da terceira pessoa, como se estivéssemos nos olhando de fora para dentro, encontramos uma nova perspectiva. E o mesmo acontece com nosso cérebro. Ao relembrar memórias como um observador, o cérebro mostra uma maior interação entre o hipocampo anterior e a rede posterior medial. Isso significa que há mais interação entre as áreas do cérebro que suportam a memória.

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Talvez ainda mais interessante, a perspectiva da terceira pessoa leva o cérebro a ativar duas redes de memória distintas ao recuperar a memória. Olhar para ele com nossos próprios olhos vs. olhar para ele como um observador literalmente leva a uma atividade cerebral diferente. E isso tem implicações interessantes.

"Adotar uma perspectiva semelhante à do observador envolve ver o passado de uma maneira nova, o que requer maior interação entre as regiões do cérebro que apóiam nossa capacidade de relembrar os detalhes de uma memória e recriar imagens mentais em nossa mente", disse Peggy St Jacques , professor assistente de psicologia e coautor do artigo em um comunicado à imprensa. Maior interação entre as áreas do cérebro normalmente significa que o cérebro não está apenas lembrando, mas processando essas memórias.


Pulsos elétricos para o cérebro podem melhorar a memória em até 15 por cento, conclui o estudo

O envio de pulsos elétricos ao cérebro pode melhorar a memória em até 15%, descobriram os cientistas.

A equipe usou uma técnica que monitora a atividade cerebral para identificar quando não está armazenando efetivamente novas informações e enviar um zap útil que ajuda a armazená-las na memória.

É a primeira vez que melhorias consistentes na memória foram demonstradas em um teste humano, de acordo com os autores do novo estudo.

Ele representa um passo inicial em direção a tecnologias que podem um dia melhorar a função da memória em pacientes com doença de Alzheimer ou lesão cerebral traumática.

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“Agora somos capazes de monitorar quando o cérebro parece estar saindo do curso e usar a estimulação para corrigir a trajetória”, disse Michael Sperling, investigador de estudos clínicos do Hospital Universitário Thomas Jefferson cujos pacientes participaram do estudo.

The research was funded by the US Department of Defense as part of its Restoring Active Memory (RAM) project which it hopes will develop implantable technologies to support veterans.

The team, from the University of Pennsylvania, used an AI system which can monitor brain activity and learn to trigger the electrodes when the subject’s memory is predicted to fail.

“Memory failures are frustrating and often the result of ineffective encoding," they wrote in the study, published in the journal Nature Communications. “One approach to improving memory outcomes is through direct modulation of brain activity with electrical stimulation.”

Deep brain stimulation has been used in treating conditions like Parkinson’s disease and epilepsy for decades, but it is now being looked at for conditions like Alzheimer’s disease and memory loss.

For the trial, the team recruited 25 epilepsy patients who had already undergone surgery to have electrodes in their brain as part of routine treatment where the disease is not controlled with medication.

They were asked to take a number of word recall tests and their brain activity was monitored in real time, with a computer program tracking how effectively each word had been remembered.

As the program learned to recognise ineffective learning, it would trigger a small electric pulse at these points.

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“Lateral temporal cortex stimulation increased the relative probability of item recall by 15 per cent,” the authors wrote.

Previous work by the group has had problems when using a less targeted “open-loop” system which sees parts of the brain linked to memory given electronic impulses at regular repeating intervals.

“We knew from earlier work that stimulating the brain during periods of good function was likely to make memory worse,” said Professor Michael Kahana, a co-author of this study and principal investigator on the RAM project.

“By developing patient-specific, personalized, machine-learning models we could programme our stimulator to deliver pulses only when memory was predicted to fail, giving this technology the best chance of restoring memory function.”

Independent academics said the findings were “innovative and exciting”.

However they warned that, because this is the first trial to show such an effect it would need to be replicated in more patients, and with diseases like dementia, before conclusions of its effectiveness can be drawn.

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“This is a well-designed study that provides convincing results about the potential to improve memory using invasive brain stimulation and a closed-loop approach,” said Professor Roi Cohen Kadosh, professor of cognitive neuroscience, University of Oxford, who was not associated with the study.

“The results, while exciting, do not at this stage have therapeutic implications and would need to be replicated in clinical populations such as Alzheimer’s disease. Whether this could be found using non-invasive, rather than invasive, brain stimulation techniques is an open question that deserves further research.”

Dr David Reynolds, chief scientific officer, at Alzheimer’s Research UK, said the electrodes here stimulate a different part of the brain than would be targeted in Alzheimer’s patinets.

“Although it’s promising to see tests of this innovative device, which can detect and be trained to recognise areas of brain that may benefit from further stimulation, we cannot yet say whether it will benefit people living with dementia.”


Impaired Recall of Positional Memory following Chemogenetic Disruption of Place Field Stability

The neural network of the temporal lobe is thought to provide a cognitive map of our surroundings. Functional analysis of this network has been hampered by coarse tools that often result in collateral damage to other circuits. We developed a chemogenetic system to temporally control electrical input into the hippocampus. When entorhinal input to the perforant path was acutely silenced, hippocampal firing patterns became destabilized and underwent extensive remapping. We also found that spatial memory acquired prior to neural silencing was impaired by loss of input through the perforant path. Together, our experiments show that manipulation of entorhinal activity destabilizes spatial coding and disrupts spatial memory. Moreover, we introduce a chemogenetic model for non-invasive neuronal silencing that offers multiple advantages over existing strategies in this setting.

Copyright © 2016 The Author(s). Publicado pela Elsevier Inc. Todos os direitos reservados.

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Figure 1. The GlyCl Transgene Vector and…

Figure 1. The GlyCl Transgene Vector and Its Expression in the Nop-tTA Model

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Figure 2. Neuronal Silencing with Ivermectin in Acute Brain Slice Preparations

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Figure 3. In Vivo Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Ivermectin Silencing

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Figure 4. IVM Silencing Causes Place Field Instability in Nop-GlyCl Mice

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Figure 5. Decreased Specificity of Spatial Tuning following Entorhinal Silencing in Nop-GlyCl Mice

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Figure 6. Neuronal Silencing in Nop-GlyCl Mice Induces Global Remapping of CA1 Place Fields

Figure 7. Neuronal Silencing in Nop-GlyCl Mice…

Figure 7. Neuronal Silencing in Nop-GlyCl Mice Impairs Spatial Recall in the Morris Water Maze


How Amnesia Works

Imagine for a moment what life would be like with a perfect memory. If you could remember each detail of everything taken in by your five senses, the first hour of the day would be mentally overwhelming -- truly too much information. That is why the brain sorts all of that data into your short-term memory or long-term memory or discards it.­

Short-term memory allows us to retain information we need in the moment and then get rid of it. It's the mental equivalent of a takeout box. You use it to temporarily store small amounts of information and toss it afterward. Likewise, the short-term memory holds up to seven pieces of information for about 20 to 30 seconds [source: Canadian Institute of Neurosciences, Mental Health and Addiction]. Memória de longo prazo is more like your internal freezer. It can hold information for years, or even a lifetime, but without some use, stuff in there can get "freezer burned."

­­We make and store memories by forging new vias neurais to the brain from things we take in through our five senses. The stimuli that our nerve cells detect, such as hearing a gunshot or tasting a raspberry, are called sensory memories. That sensory information flows along the nerve cells as an electrical impulse. As that impulse reaches the end of a nerve, it activates neurotransmissores, or chemical messengers. Those neurotransmitters send the message across the spaces between nerve cells called sinapses and move it along to the neurônios, or brain cells. If we need to immediately use that sensory information, it moves to the short-term memory, for example, when we hear a phone number and have to remember it to dial.

To turn short-term memories into long-term ones, our brains must encode, or define, the information. Remember that raspberry? Encoding it would likely include cataloging the fruit's size, tartness and color. From there, the brain cells would consolidar the information for storage by linking it to related memories. During this process, that neural pathway strengthens because of the brain's plasticity. Plasticity allows the brain to change shape to take in new information and, thus, new pathways.

Memória de longo prazo retrieval requires revisiting the nerve pathways the brain formed. The strength of those pathways determines how quickly you recall the memory. To reinforce that initial memory, it must move multiple times across the nerve cells, retracing its steps.

Memory formation largely occurs in the brain's sistema límbico, which regulates learning, memory and emotions. o córtex is the temporary storage place of short-term memories and the area where the brain puts the new stimuli into context. o hippocampus then interprets the new information, associates it with previous memories and determines whether to encode it as a long-term memory. Next, the hippocampus sends the long-term memories to different areas of the cortex, depending on the type of memory. For instance, the amígdala houses intensely emotional memories. The memories are then stored in the synapses where they can be reactivated later.

Next, we'll see what happens when those neural pathways that make our memories are cut off by a roadblock called amnesia.

Episodic/Explicit — memories based on specific facts and information. When studying for a test, you exercise your explicit memory.

Procedural/Implicit — sensory and motor memories, such as riding a bike or playing a guitar

Semantic — organized and categorized memories. For instance, if asked your favorite band, your semantic memory filters through music-related information to come up with a band name.


Fighting Fear

Take a second to think about what you’re afraid of. It might be spiders. Or the threat of a car crash. It may be as basic as not having enough money to pay your rent next month. For many of us, these fears are tied to memories of past experiences.

When we form episodic memories of things that happened to us, three areas of the brain are engaged: the hippocampus, the neocortex and the amygdala. The hippocampus takes the information from our memories and physically encodes it into the connections between neurons. Later, this data is sometimes transferred to the neocortex — the thin tissue that forms the brain’s outer layer — for long-term storage. But it is the amygdala, an almond-shaped mass of brain matter, that injects our memories with emotions like fear.

“If an experience has a strong emotional component, the amygdala will squirt that into the newly forming memory,” says Burnett. “If someone has an active amygdala, they learn to be scared of things.”

In recent years, scientists have learned a lot about the hardware in our brains that modulates our responses to fearful memories. At the Queensland Brain Institute in Australia, researchers are recording the electrical activity firing between these three brain regions in mice as they are conditioned to fear a particular sensation or noise.

“You take a neutral stimulus, like a tone or a light, and with that you present the animal with an aversive stimulus, like a foot shock or a loud noise,” says neuroscientist Pankah Sah, the institute’s director. “And the animal pretty quickly learns that this innocuous stimulus is going to predict this aversive one. Then it forms the memory of it.

“If you do that in rats three or four times today, and come back a year later and present the same tone, that animal remembers that the tone was scary and responds appropriately,” he adds. “You can do the same thing in people.”

That conditioning can be exploited for good, too. If the mouse repeatedly hears that same tone again, but without the shock, then the noise will stop causing the animal to freeze in fear. Eventually, through a process called extinction learning, the pain of the memory fades away. This process is key to behavioral therapies for patients with conditions like PTSD . But despite the effectiveness of these techniques, extinction training doesn’t erase traumatic memories — it just saps some of their strength. If something reminds someone of the original traumatic memory in a new context, even after extinction, it can solidify again, re-forming the link between the trigger and the response. “People who are injecting heroin can learn to not do it,” says Sah. “But when the context changes, or something happens in the environment and it’s not a place where it’s safe anymore, all those memories come back.”

Sah thinks that a sharper understanding of why some traumatic memories return after therapy may lead to better treatments for disorders such as PTSD and addiction. In a 2018 Nature Neuroscience study, Sah and his colleagues used optogenetics in rats to identify the circuitry in the brain that controls the return of traumatic memories . By understanding those mechanisms, says Sah, it might be possible to develop new drugs to prevent relapses. “What we’re looking for is a more specific [chemical] compound,” he continues. “That’s how you go about really treating these disorders: understanding the circuits that underpin [them] and the receptors that are involved.”

And thanks to a tidal wave of new tech, Sah says these advances might someday help scientists treat memory disorders the same way that we use drugs to control heart disease. “The whole study of the brain is really undergoing a revolution right now,” he adds. “It’s really a great time to be in neuroscience.”


Assista o vídeo: Módulo I: cérebro, emoções e circuitos cerebrais. (Janeiro 2022).