Um novo estudo da Rockefeller University e da UCLA revela que a prática repetitiva solidifica os caminhos neurais, tornando o desempenho das tarefas mais preciso e automático. Usando técnicas avançadas de imagem, os pesquisadores observaram como 73 mil neurônios corticais em camundongos se estabilizaram ao longo de duas semanas de prática de uma tarefa, fornecendo informações sobre aprendizado e memória.
Pesquisadores que usaram novas tecnologias de imagem descobriram que a prática repetitiva estabiliza e solidifica os circuitos de memória de trabalho em ratos, melhorando significativamente o domínio e a automaticidade das tarefas.
“A prática leva à perfeição” não é um mero clichê, de acordo com um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade Rockefeller e UCLA. Em vez disso, é a receita para dominar uma tarefa, porque repetir uma atividade continuamente solidifica as vias neurais do cérebro.
Como eles descrevem em Natureza, os cientistas usaram uma tecnologia de ponta desenvolvida por Alipasha Vaziri, do Rockefeller, para observar simultaneamente 73.000 neurônios corticais em camundongos enquanto os animais aprendiam e repetiam uma determinada tarefa durante duas semanas. O estudo revelou que as representações da memória se transformam de instáveis em sólidas nos circuitos de memória de trabalho, fornecendo insights sobre por que o desempenho se torna mais preciso e automático após a prática repetitiva.
“Neste trabalho, mostramos como a memória de trabalho – a capacidade do cérebro de reter e processar informações – melhora com a prática”, diz Vaziri, chefe do Laboratório de Neurologia e Biofísica da Rockefeller. “Esperamos que esses insights não apenas avancem na nossa compreensão da aprendizagem e da memória, mas também tenham implicações no tratamento de distúrbios relacionados à memória”.
Imaginando desafios
A memória de trabalho é essencial para uma variedade de funções cognitivas e, no entanto, os mecanismos subjacentes à formação, retenção e recordação da memória – que nos permitem realizar uma tarefa que fizemos antes sem ter de a aprender de novo – permanecem obscuros durante longos períodos de tempo.
Para o estudo atual, os pesquisadores queriam observar a estabilidade das representações da memória de trabalho ao longo do tempo e qual o papel que essas representações desempenhavam na capacidade de executar habilmente a tarefa na hora certa. Para isso, procuraram registar repetidamente populações neuronais em ratos durante um período relativamente longo, enquanto os animais aprendiam e se tornavam especialistas numa determinada tarefa.
Mas eles enfrentaram um desafio assustador: limitações técnicas dificultaram a capacidade de visualizar a atividade de uma grande população de neurônios no cérebro em tempo real, durante períodos mais longos e em qualquer profundidade de tecido no córtex.
Os pesquisadores da UCLA recorreram a Vaziri, que desenvolveu técnicas de imagem cerebral que estão entre as únicas ferramentas capazes de capturar a maior parte do córtex do rato em tempo real, com alta resolução e velocidade.
Vaziri sugeriu que eles usassem microscopia de esferas de luz (LBM), uma tecnologia de imagem volumétrica de alta velocidade que ele desenvolveu que permite o registro in vivo da resolução celular da atividade de populações neuronais de até 1 milhão de neurônios – um aumento de 100 vezes no número de neurônios que podem ser gravados simultaneamente.
Transformações neurais
No estudo atual, os pesquisadores usaram o LBM para gerar imagens da atividade celular de 73.000 neurônios em camundongos simultaneamente em várias profundidades do córtex e rastrearam a atividade dos mesmos neurônios durante duas semanas, enquanto os animais identificavam, recordavam e repetiam uma sequência de odores. .
Eles descobriram que os circuitos da memória de trabalho se transformavam à medida que os ratos dominavam as sequências adequadas. Inicialmente, os circuitos eram instáveis, mas à medida que os ratos praticavam a tarefa repetidamente, os circuitos começaram a estabilizar e solidificar.
“Isso é o que chamamos de ‘cristalização’”, diz Vaziri. “As descobertas ilustram essencialmente que o treinamento repetitivo não apenas melhora a proficiência nas habilidades, mas também leva a mudanças profundas nos circuitos de memória do cérebro, tornando o desempenho mais preciso e automático.”
“Se imaginarmos que cada neurônio no cérebro emite uma nota diferente, a melodia que o cérebro gera quando realiza a tarefa muda de dia para dia, mas depois se torna cada vez mais refinada e semelhante à medida que os animais praticam a melodia. tarefa”, acrescenta o autor correspondente e neurologista da UCLA Health, Peyman Golshani.
Crucialmente, alguns aspectos dessas descobertas foram possibilitados exclusivamente pelas capacidades de imagem em larga escala e de tecidos profundos do LBM. Inicialmente, os pesquisadores usaram dois padrõesfóton imagens de populações neuronais menores nas camadas corticais superiores, mas não conseguiram encontrar evidências de estabilização da memória. Mas uma vez que empregaram o LBM para registrar mais de 70.000 neurônios em regiões corticais mais profundas, eles foram capazes de observar a cristalização das representações da memória de trabalho que acompanhou o crescente domínio da tarefa pelos ratos.
“No futuro, poderemos abordar o papel dos diferentes tipos de células neuronais envolvidos na mediação desse mecanismo e, em particular, a interação de diferentes tipos de interneurônios com células excitatórias”, diz Vaziri. “Também estamos interessados em compreender como a aprendizagem é implementada e pode ser transferida para um novo contexto – isto é, como o cérebro pode generalizar de uma tarefa aprendida para alguns novos problemas desconhecidos.”
Referência: “Representações voláteis da memória de trabalho cristalizam com a prática” por Arash Bellafard, Ghazal Namvar, Jonathan C. Kao, Alipasha Vaziri e Peyman Golshani, 15 de maio de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07425-w
