Quando adormecemos, nossos cérebros não estão apenas offline, eles estão ocupados organizando novas memórias - e agora, os cientistas tiveram um vislumbre do processo. Pesquisadores relatam na revista Cell Reports em 5 de maio a primeira evidência direta de que os cérebros humanos reproduzem as experiências de vigília durante o sono, vistos em dois participantes com conjuntos de microeletrodos intracorticais colocados em seus cérebros como parte de um ensaio clínico piloto de interface cérebro-computador.
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| (Foto: CC0 Public Domain) |
Durante o sono, o cérebro repete os padrões de disparo neural experimentados quando acordado, também conhecido como "reprodução offline". Pensa-se que a reprodução está na base da consolidação da memória , o processo pelo qual as memórias recentes adquirem mais permanência em sua representação neural. Os cientistas já haviam observado repetições em animais, mas o estudo liderado por Jean-Baptiste Eichenlaub, do Hospital Geral de Massachusetts, e Beata Jarosiewicz, ex-professora assistente de pesquisa do BrainGate e agora pesquisadora sênior do NeuroPace, testaram se o fenômeno também acontece no cérebro humano.
A equipe pediu aos dois participantes para tirar uma soneca antes e depois de jogar um jogo de cópia em sequência, que é semelhante ao jogo de sucesso dos anos 80, Simon. O videogame tinha quatro painéis coloridos que se iluminavam em diferentes seqüências para os jogadores repetirem. Mas, em vez de mover os braços, os participantes jogaram o jogo com suas mentes - imaginando mover o cursor com as mãos para diferentes alvos, um por um, atingindo as cores corretas na ordem correta o mais rápido possível.
Enquanto os participantes descansavam, jogavam o jogo e, em seguida, descansavam novamente, os pesquisadores registraram a atividade de pico de grandes grupos de neurônios individuais em seus cérebros por meio de uma matriz implantada de vários eletrodos.
"Não existem muitos cenários em que uma pessoa tenha uma matriz de vários eletrodos colocada no cérebro, onde os eletrodos sejam pequenos o suficiente para serem capazes de detectar a atividade de disparo de neurônios individuais", diz o co-primeiro autor Jarosiewicz. Eletrodos aprovados para indicações médicas, como os que tratam a doença de Parkinson ou epilepsia, são grandes demais para rastrear a atividade de pico de neurônios isolados. Mas os arranjos de eletrodos usados nos ensaios clínicos piloto do BrainGate são os primeiros a permitir registros neurais detalhados no cérebro humano. "É por isso que este estudo é sem precedentes", diz ela.
O "BrainGate" é um consórcio de pesquisa acadêmica que abrange a Brown University, o Hospital Geral de Massachusetts, a Case Western Reserve University e a Stanford University. Pesquisadores da BrainGate estão trabalhando para desenvolver interfaces cérebro-computador implantadas cronicamente para ajudar pessoas com deficiências motoras graves a recuperar a comunicação e o controle, usando seus sinais cerebrais para mover cursores de computadores, braços robóticos e outros dispositivos auxiliares.
Neste estudo, a equipe observou os mesmos padrões de disparo neuronal durante o período de jogo e o período de descanso pós-jogo. Em outras palavras, é como se os participantes continuassem jogando o jogo Simon depois de dormirem, repetindo os mesmos padrões em seus cérebros no nível neuronal. As descobertas forneceram evidências diretas da repetição relacionada à aprendizagem no cérebro humano.
"Esta é a primeira evidência direta de que, em humanos, também vemos repetições durante o descanso após o aprendizado que pode ajudar a consolidar essas memórias", disse Jarosiewicz. "Todos os mecanismos de consolidação da memória relacionados à reprodução que estudamos em animais por todas essas décadas também podem generalizar para os seres humanos".
As descobertas também abrem mais perguntas e futuros tópicos de estudo que desejam entender o mecanismo subjacente pelo qual a reprodução permite a consolidação da memória. O próximo passo é encontrar evidências de que a reprodução realmente tem um papel causal no processo de consolidação da memória.
Uma maneira de fazer isso seria testar se há uma relação entre a força da repetição e a força da recuperação da memória pós-soneca.
Embora os cientistas não entendam completamente como funcionam a consolidação da aprendizagem e da memória, uma cascata de estudos com animais e humanos mostrou que o sono desempenha um papel vital. Dormir uma boa noite "antes de um teste e antes de entrevistas importantes" é benéfico para um bom desempenho cognitivo, disse Jarosiewicz. "Temos boas evidências científicas de que o sono é muito importante nesses processos".