A prática leva à perfeição: explorando a formação da memória cristalizada

resumo: Um novo estudo confirma o velho ditado “a prática leva à perfeição”. Os pesquisadores usaram tecnologia de ponta para monitorar 73 mil neurônios em ratos enquanto aprendiam uma tarefa. Eles descobriram que a prática repetida fortalece as vias neurais, transformando representações de memória instáveis ​​em representações estáveis, levando a um melhor desempenho e domínio.

Principais fatos:

  • A prática repetida fortalece e estabiliza as vias neurais do cérebro.
  • “Cristalizar” esses circuitos de memória melhora a precisão e a espontaneidade das habilidades adquiridas.
  • O estudo utilizou microscopia óptica inovadora para visualizar a atividade neuronal em tempo real

fonte: Universidade Rockefeller

“A prática leva à perfeição” não é apenas um clichê, de acordo com um novo estudo conduzido por pesquisadores da Universidade Rockefeller e da Universidade da Califórnia. Em vez disso, é uma receita para dominar uma tarefa, porque repetir uma atividade continuamente fortalece as vias neurais do cérebro.

Como eles descrevem em naturezaOs cientistas usaram uma técnica sofisticada desenvolvida por Ali Pasha Waziri, do Rockefeller, para monitorar 73 mil neurônios corticais em ratos simultaneamente, enquanto os animais aprendiam e repetiam uma determinada tarefa durante um período de duas semanas.

Eles descobriram que os circuitos da memória de trabalho mudavam quando os ratos dominavam a sequência correta. No início, os circuitos eram instáveis, mas à medida que os ratos praticavam a tarefa repetidamente, os circuitos começaram a estabilizar e a endurecer. Crédito: Notícias de Neurociências

O estudo revelou que as representações da memória mudam de instáveis ​​para rígidas nos circuitos da memória de trabalho, dando uma ideia de por que o desempenho se torna mais preciso e automático após a prática repetida.

“Neste trabalho, mostramos como a memória de trabalho – a capacidade do cérebro de reter e processar informações – melhora com a prática”, diz Waziri, chefe do Laboratório Rockefeller de Neurociência e Biofísica.

“Prevemos que estes insights não só irão avançar a nossa compreensão da aprendizagem e da memória, mas também terão implicações para o tratamento de distúrbios relacionados com a memória.”

Imagine os desafios

A memória de trabalho é essencial para uma variedade de funções cognitivas, mas os mecanismos por trás da formação, retenção e recuperação da memória – que nos permitem realizar uma tarefa que fizemos antes sem ter que aprendê-la novamente – permanecem obscuros durante longos períodos de tempo.

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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 fazer isso, eles procuraram registrar repetidamente grupos de neurônios em camundongos durante um período relativamente longo, enquanto os animais aprendem e se tornam especialistas em uma tarefa específica.

Mas enfrentaram um desafio formidável: limitações técnicas dificultaram a capacidade de obter imagens da atividade de um grande número de neurónios no cérebro em tempo real, durante períodos mais longos e em qualquer profundidade de tecido no córtex.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia recorreram a Waziri, 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 precisão e velocidade.

Waziri sugeriu que eles usassem microscopia de esferas de luz (LBM), uma técnica de imagem volumétrica de alta velocidade que ele desenvolveu e que permite a análise celular in vivo para registrar a atividade de populações neuronais de até um milhão de neurônios – um aumento de 100 vezes no número. de neurônios. Que pode ser gravado simultaneamente.

Transformações neurais

No estudo atual, os pesquisadores usaram LBM para visualizar a atividade celular de 73.000 neurônios em camundongos simultaneamente em diferentes profundidades do córtex e rastrearam a atividade dos mesmos neurônios ao longo de duas semanas, enquanto os animais identificavam, recordavam e repetiam um série de odores. .

Eles descobriram que os circuitos da memória de trabalho mudavam quando os ratos dominavam a sequência correta. No início, os circuitos eram instáveis, mas à medida que os ratos praticavam a tarefa repetidamente, os circuitos começaram a estabilizar e a endurecer.

“Isso é o que chamamos de ‘cristalização’”, diz Waziri. “Os resultados demonstram essencialmente que o treino repetido não só melhora o domínio das habilidades, mas também leva a mudanças profundas nos circuitos de memória do cérebro, tornando o desempenho mais preciso e automático.”

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“Se imaginarmos que cada neurônio no cérebro emite um tom diferente, então a melodia que o cérebro gera ao realizar a tarefa mudava de dia para dia, mas depois se tornava mais precisa e semelhante à medida que os animais continuavam a praticar a tarefa, ” acrescenta o autor correspondente e neurologista da UCLA Peyman Golshani.

É importante ressaltar que alguns aspectos dessas descobertas são possibilitados exclusivamente pelas capacidades de imagem de tecidos profundos e amplos do LBM. Inicialmente, os pesquisadores usaram imagens padrão de dois fótons de populações neuronais menores em camadas corticais superiores, mas não conseguiram encontrar evidências de consolidação da memória.

Mas uma vez que usaram 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 neurônios envolvidos na mediação desse mecanismo e, em particular, a interação de diferentes tipos de interneurônios com células excitatórias”, diz Waziri.

“Também estamos interessados ​​em compreender como a aprendizagem é implementada e transferível para um novo contexto, ou seja, como o cérebro pode generalizar de uma tarefa aprendida para algum problema novo e desconhecido.”

Sobre esta notícia de pesquisa de memória

autor: Catarina Vines
fonte: Universidade Rockefeller
comunicação: Catherine Vins – Universidade Rockefeller
foto: Imagem creditada ao Neuroscience News

Pesquisa original: Acesso livre.
Representações voláteis da memória de trabalho se cristalizam com a prática“Escrito por Alibasha Vaziri e outros. natureza


um resumo

Representações voláteis da memória de trabalho se cristalizam com a prática

A memória de trabalho, o processo pelo qual a informação é mantida e processada transitoriamente durante um curto período, é essencial para a maioria das funções cognitivas.

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No entanto, os mecanismos subjacentes à geração e evolução das representações neurais da memória de trabalho ao nível da população durante longos períodos de tempo permanecem obscuros.

Aqui, para determinar esses mecanismos, treinamos ratos com cabeça fixa para realizar uma tarefa de associação olfativa retardada, na qual os ratos tomam decisões com base na identidade sequencial de dois odores separados por um atraso de 5 segundos.

A inibição visual dos neurônios motores secundários durante os períodos de atraso tardio e épocas de escolha prejudicou gravemente o desempenho das tarefas dos ratos.

Imagens endoscópicas de cálcio de grandes populações neuronais no córtex motor secundário (M2), córtex retroesplenial (RSA) e córtex motor primário (M1) mostraram que muitos neurônios seletivos tardios apareceram em M2 quando os ratos aprenderam a tarefa.

A precisão da decodificação da memória de trabalho atrasada melhorou significativamente em M2, mas não em M1 ou RSA, onde os ratos se tornaram especialistas.

Durante a fase inicial de especialista, as representações da memória de trabalho durante o período de atraso tardio variaram ao longo dos dias, enquanto as representações de estímulo e escolha se estabilizaram.

Em contraste com a imagem de camada única 2/3 (L2/3), a imagem volumétrica simultânea de cálcio de até 73.307 neurônios M2, que incluía neurônios L5 superficiais, também revelou estabilização das representações tardias da memória de trabalho à medida que a prática continuava.

Assim, as atividades relacionadas ao atraso e à escolha, que são essenciais para o desempenho da memória operacional, desviam-se durante a aprendizagem e não se estabilizam até vários dias após o desempenho do especialista.

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