O enigma da memória de trabalho: mudando as visões, parte 2

Revelando redes neurais ocultas na memória de trabalho

É muito mais desafiador investigar a hipótese de que redes neurais eletricamente silenciosas e acopladas dinamicamente estão subjacentes à memória de trabalho, porque técnicas fisiológicas, como EEG, fMRI e eletrofisiologia, monitoram a atividade neuronal. Com base nos estudos de TMS de Rose e outros (2016), Wolff e outros (2017) desenvolveram uma abordagem única para testar a presença de uma rede neural eletricamente silenciosa que mantém a memória de trabalho autônoma (Fig. 1A).

Nos últimos anos, um número crescente de estudos tem mostrado que existe uma estreita relação entre acoplamento dinâmico e memória. O acoplamento dinâmico refere-se à coordenação e sincronização entre diferentes áreas do cérebro humano, enquanto a memória é a capacidade do cérebro humano de armazenar, processar e recuperar informações.

A pesquisa descobriu que o acoplamento dinâmico pode promover a transmissão e integração de informações entre os neurônios do cérebro humano, melhorando a cognição humana e as funções executivas. Ao mesmo tempo, um bom acoplamento dinâmico também ajuda a promover as capacidades de aprendizagem e memória das pessoas. Por exemplo, quando uma pessoa aprende novos conhecimentos, a coordenação e sincronização entre as diferentes áreas irá fortalecer-se gradualmente, o que promoverá o armazenamento e processamento de novos conhecimentos e facilitará a consolidação e melhoria da memória.

Além disso, pesquisas descobriram que diferentes tipos de memória estão associados a diferentes acoplamentos dinâmicos. Por exemplo, a memória de curto prazo está intimamente relacionada com o grau de acoplamento dinâmico entre certas áreas do cérebro; a memória de longo prazo envolve uma gama mais ampla de áreas do cérebro e o acoplamento dinâmico entre elas. Portanto, manter um bom acoplamento dinâmico ajudará a promover a melhoria dos diferentes tipos de habilidades de memória das pessoas.

Tomados em conjunto, existe uma ligação positiva entre o acoplamento dinâmico e a memória. Ao fortalecer o acoplamento dinâmico, as pessoas podem melhorar as funções cognitivas e executivas e promover capacidades de aprendizagem e memória. Portanto, devemos explorar ativamente e manter um bom acoplamento dinâmico para melhorar a nossa memória e capacidades de aprendizagem e melhorar a nossa qualidade de vida. Percebe-se que precisamos melhorar a memória, e a Cistanche deserticola pode melhorar significativamente a memória porque a Cistanche deserticola é um material medicinal tradicional chinês que tem muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. A eficácia da carne picada vem dos vários ingredientes ativos que contém, incluindo ácidos, polissacarídeos, flavonóides, etc. Esses ingredientes podem promover a saúde do cérebro de várias maneiras.

Clique em Conhecer memória de curto prazo como melhorar

Os investigadores raciocinaram que se uma rede neural eletricamente silenciosa tivesse se formado e fosse retida durante a duração da memória de trabalho, então a resposta da rede no nível do sistema deveria ser diferente da resposta se essa rede silenciosa não tivesse sido formada.

Em vez de aplicar um pulso TMS, os pesquisadores forneceram um estímulo visual não relacionado (círculos em forma de alvo) para reativar redes neurais relacionadas à tarefa de memória operacional visual. Se a plasticidade sináptica tivesse impulsionado mudanças dinâmicas na conectividade na tarefa de memória de trabalho, então sondar essas redes com um estímulo diferente deveria produzir uma resposta neural diferente do que se a rede não tivesse sido alterada.

Os autores referem-se a isso como "ping" nas redes neurais para avaliar sua resposta. Além disso, o estímulo visual inespecífico poderia, em teoria, reativar a atividade nas redes neurais silenciosas acopladas sinapticamente que codificam a memória, semelhante ao TMS. Isto apareceria como uma reativação das respostas do EEG que são evocadas quando o objeto é recuperado da memória.

Na preparação para os estudos que usaram a imagem em formato de alvo não relacionado para "pingar" as redes neurais, os participantes visualizaram uma tela exibindo dois objetos adjacentes um ao outro e foram instruídos a lembrar de ambos os itens. Após um pequeno atraso, uma seta apontou para a esquerda ou para a direita para dar dicas ao observador sobre qual objeto deve ser lembrado para teste subsequente.

Este objeto seria então retido na memória de trabalho não supervisionada, enquanto o outro objeto seria esquecido ou retido na memória não supervisionada (não consciente). Os objetos a serem lembrados eram dois círculos cheios de listras que foram girados de modo que as listras de cada um tivessem orientações diferentes. Após um intervalo, um círculo listrado foi exibido e os participantes foram solicitados a indicar se aquele objeto "sonda" havia sido girado no sentido horário ou anti-horário a partir do círculo listrado que eles estavam mantendo na memória de trabalho.

Os resultados mostraram que o aumento da atividade na banda alfa em locais apropriados de gravação de eletrodos para objetos na memória de trabalho visual correspondia ao quanto o objeto da sonda diferia em rotação do objeto na memória. Se a orientação do objeto na memória de trabalho tivesse sido esquecida, esta resposta discriminativa do EEG não teria aparecido e a precisão das respostas relatadas pelos sujeitos teria caído ao acaso.

Em segundo lugar, a resposta do EEG indicativa do grau de rotação da imagem da sonda em relação à imagem na memória diminuiria com o tempo, uma vez que a memória de trabalho é sustentada por apenas alguns segundos. Os resultados mostraram que essa atividade de EEG aumentou após o sinal da seta e foi sustentada até que a imagem fosse apresentada para testar a recordação, mas a atividade retornou lentamente à linha de base com o tempo para o objeto na memória autônoma (Fig. 1B). Isto apoia a hipótese de que existem diferentes mecanismos que sustentam memórias de trabalho não assistidas e assistidas, com atividade neural persistente associada a memórias assistidas, mas não desacompanhadas.

Os pesquisadores então usaram um terceiro estímulo visual não relacionado para fazer ping no sistema em busca de mudanças na função da rede neural impulsionadas pela plasticidade sináptica que teoricamente registra a memória de trabalho. O estímulo não relacionado aumentou a atividade neural do objeto na memória assistida, mas não do objeto mantido na memória autônoma (Fig. 1C). Os autores concluíram que, em contraste com as memórias de trabalho assistidas, as memórias de trabalho não assistidas são armazenadas pela plasticidade sináptica, formando redes neurais dinamicamente acopladas, mas eletricamente silenciosas, sem a necessidade de aumentos contínuos na atividade neural.

Reexaminando os dados

Um estudo recente reexaminou os dados originais de Wolff e outros (2017) e descobriu que a resposta neural ao objeto na memória autônoma foi sustentada por todo o período antes da recordação, quando os dados foram analisados ​​de forma diferente. Em vez de monitorar a voltagem do EEG, Barbosa e outros (2021) analisaram a potência da atividade da banda alfa do EEG. O aumento do poder da atividade do EEG, que era indicativo de ambos os objetos na memória de trabalho assistida e não assistida, foi sustentado durante o período anterior à recordação (Fig. 1D).

As respostas em termos de potência alfa foram impulsionadas pelo estímulo visual não relacionado "pingando" o sistema, mas o fato de que uma resposta ativa era evidente tanto para as memórias assistidas quanto para as não assistidas torna um tanto discutíveis os efeitos de eliciar respostas ativas ao ping visual como um método para revelar ocultos. afirma armazenar memória. Além disso, o ping visual poderia energizar a atividade em redes neurais sustentadas pelo disparo do potencial de ação, bem como em redes supostamente eletricamente silenciosas, de modo que a técnica de ping visual não consegue distinguir claramente entre esses dois mecanismos de armazenamento de informações.

Barbosa e outros (2021) argumentam que as medições de tensão estão sujeitas a maior variação devido ao desvio da linha de base e à variação na impedância dos eletrodos do couro cabeludo, enquanto a frequência e a potência das oscilações são mais robustas a tais dificuldades técnicas. Assim, o aumento contínuo da atividade neural associado à memória autônoma não foi detectado por Wolff e outros (2017) devido a limitações de sinal-ruído. Além disso, a sua análise mostrou que o poder da análise estatística dos dados originais era fraco e que um tamanho de amostra maior provavelmente teria detectado um aumento da atividade sustentada durante o período de atraso para objetos na memória autônoma.

Uma análise mais detalhada também mostrou ampla variação nas respostas de sujeito para sujeito, e que em muitos casos aumentos sustentados na voltagem do EEG eram evidentes acompanhando a memória não supervisionada, mas em outros sujeitos de teste isso não era evidente. O aumento da variância teria prejudicado os esforços para identificar um aumento persistente na atividade elétrica que sustenta a memória autônoma.

Conclusões

Uma reanálise dos dados originais anula as conclusões do influente estudo de Wolff e outros (2017) que não conseguiu encontrar uma assinatura da memória de trabalho em termos de atividade EEG sustentada elevada, mas não invalida os experimentos, nem fornece evidências de que a plasticidade sináptica não não formam conjuntos dinâmicos de redes neurais subjacentes à memória de trabalho. A reanálise apenas demonstra o truísmo de que “a ausência de evidência não é evidência de ausência”. Os experimentos originais e os dados são válidos, mas as conclusões mudam quando analisadas de forma diferente.

É importante ressaltar que esses dois artigos demonstram o poder da colaboração na pesquisa científica, já que Wolff e colegas forneceram seus dados brutos a Barbosa e colegas para reanálise e são agradecidos por suas discussões úteis. Ambos os grupos reconhecem que é muito mais difícil obter evidências experimentais em apoio ao mecanismo de plasticidade sináptica para a memória de trabalho, uma vez que é, por definição, eletricamente silencioso.

Isto é especialmente verdade se tais mecanismos silenciosos operam em conjunto com mecanismos activos que confundem a sua detecção. Assim, o axioma relativo à “ausência de evidência...” diz respeito ainda mais a descartar a hipótese da rede neural silenciosa com base na atual falta de evidências.

Na verdade, estes dois mecanismos podem operar em conjunto. Estudos realizados por Trübutschek e outros (2017) mostram que os participantes podem recordar informações das quais não têm consciência, mesmo que não haja nenhuma resposta neural ativa detectada pelo EEG que seja sustentada durante o período de atraso antes do teste de recordação. Eles sugerem que, após uma fase de codificação transitória via disparo neuronal ativo, os estímulos inconscientes podem ser mantidos por mudanças ativas de curto prazo nos pesos sinápticos, sem qualquer atividade neural detectável, permitindo a recuperação por vários segundos.

Como revelar a existência de um possível processo neural eletricamente silencioso permanece um enigma, mas encontrar maneiras de explorar possíveis mudanças na conectividade sináptica que possam acompanhar a memória de trabalho continuará sendo um esforço vigoroso, que sem dúvida desencadeará novas colaborações e novos avanços.

Declaração de interesses conflitantes

O autor declarou não haver potenciais conflitos de interesse relativos à pesquisa, autoria e/ou publicação deste artigo.

Financiamento

O(s) autor(es) divulgaram o recebimento do seguinte apoio financeiro para a pesquisa, autoria e/ou publicação deste artigo: Este trabalho foi financiado pela bolsa intramural do NIH no.ZIAHD000713.

Referências

1.Barak O, Tsodyks M, Romo R. 2010. Codificação da população neuronal da memória de trabalho paramétrica. J Neurosci 30:9424–30.

2.Barbosa J, Lozano-Soldevilla D, Compte, A. 2021. Pingar o cérebro com impulsos visuais revela memórias de trabalho eletricamente ativas, e não silenciosas em termos de atividade. PLoS Biol 19(10):e3001436.

3. Butters N, Pandya D. 1969. Retenção do efeito de alternância retardada de lesões seletivas do sulco principal. Ciência165:1271–3.

4.Courtney SM, Ungerleider LG, Keil K, Haxby JV. 1997. Atividade transitória e sustentada em um sistema neural distribuído para memória de trabalho. Natureza 386:608–11.

5. Foster JJ, Sutterer DW, Serences JT, Vogel EK, Awh E. 2016.A topografia da atividade da banda alfa rastreia o conteúdo da memória de trabalho espacial. J Neurofisiol 115(1):168–77.

6. Fuster JM, Alexander GE. 1971. Atividade neuronal relacionada à memória de curto prazo. Ciência 173:652–4.

7. Goldman-Rakic ​​PS. 1995. Base celular para memória de trabalho.Neuron 14:447–85.

8. Lewis-Peacock JA, Drysdale AT, Oberauer K, Postle BR. 2012.Evidência neural para uma distinção entre memória de curto prazo e foco de atenção. J Cogn Neurosci 24:61–79.

9. Tília DEJ. 2007. As redes de memória de trabalho do cérebro humano. Neurocientista 13(3):257–67.

10.Mongillo G, Barak O, Tsodyks M. 2008. Teoria sináptica da memória de trabalho. Ciência 319:1543–6.

For more information:1950477648nn@gmail.com