Estudo descobre que células piramidais CA1 superficiais são os principais contribuintes para a repetição da memória

Os neurônios em uma área-chave do cérebro têm funções diferentes com base em sua identidade genética exata, e entender essa diversidade pode levar a uma melhor compreensão da flexibilidade computacional e da capacidade de memória do cérebro, potencialmente informando as opções de tratamento de doenças, relatam pesquisadores da Cornell em um novo estudo.

Recentemente, descobriu-se que as células piramidais na região CA1 do hipocampo, antes consideradas uma coleção uniforme de neurônios, são altamente diversas. Mas o papel dessa diversidade nas funções cognitivas não havia sido examinado de perto até agora.

“Maioria estudos de memória suponha que o hipocampo e o córtex são como caixas pretas—estruturas monolíticas, conjuntos homogêneos de neurônios”, disse o co-autor sênior Antonio Fernandez-Ruiz, professor assistente de neurobiologia e comportamento, e Nancy e Peter Meinig Family Investigator em Ciências da Vida, na Faculdade de Artes e Ciências (A&S). “Então, basicamente, você tem duas caixas pretas que conversam entre si, mas você não conhece exatamente os componentes dessas duas caixas.”

“Hippocampo-Cortical Circuits for Selective Memory Encoding, Routing, and Replay” foi publicado em 16 de maio na revista neurônio. O co-autor sênior é Azahara Oliva, professor assistente de neurobiologia e comportamento (A&S).

O que Fernandez-Ruiz e sua equipe descobriram, em testes com ratos, foi que os neurônios CA1 codificam informações relacionadas à tarefa simultaneamente, mas depois enviam impulsos para alvos diferentes, dependendo se os neurônios estão no fundo do hipocampo ou na superfície.

“Descobrimos que existem pelo menos duas maneiras diferentes pelas quais essas estruturas conversam entre si”, disse ele. “E existem circuitos especializados integrados por diferentes tipos de células que codificam diferentes tipos de informação e as enviam para diferentes partes do cérebro”.

Para o estudo, usando ratos envolvidos em tarefas de memória e sono, o laboratório examinou um grande número de neurônios registrados simultaneamente, usando sondas de silício de alta densidade. As sondas detectam a atividade de codificação das células, coordenada por oscilações síncronas conhecidas como ondulações de ondas agudas.

Como eles descobriram em estudos anteriores, as células piramidais CA1 (nomeadas por sua forma) diferiam em algumas de suas propriedades fisiológicas, dependendo de onde estavam localizadas no hipocampo (profunda, média ou superficial). Essa diversidade é fundamental no desenvolvimento da memória, disse Fernandez-Ruiz.

Uma descoberta importante neste trabalho: enquanto o CA1 profundo células piramidais foram os principais contribuintes para a dinâmica de sequência e montagem, as células superficiais foram especificamente recrutadas durante a repetição de novas experiências e conduziram a formação da memória.

“Quando você aprende algo novo”, disse ele, “esses aspectos da experiência podem ser segregados e codificados por populações especializadas de neurônios, então transmitidos para diferentes áreas, que são especializadas no processamento de diferentes tipos de informação. Acreditamos que isso é importante porque isso proporciona um sistema com mais flexibilidade.”

Os pesquisadores também caracterizaram um circuito previamente desconhecido envolvendo o hipocampo e o córtex, que desempenha um papel na consolidação da memória. Esta maior compreensão da diversidade neuronal do hipocampo pode ajudar a atingir as áreas afetadas pela demência, disse Oliva.

“Uma doença como a doença de Alzheimer é caracterizada por deficiências dessa comunicação entre o hipocampo e o córtex”, disse ela, “mas não sabemos se todas as estruturas são interrompidas ou, mais provavelmente, alguns tipos específicos de neurônios nessas estruturas são os mais afetado.

“Se você pudesse determinar qual aspecto da memória é interrompido”, disse ela, “então talvez você possa rastrear isso até a especialização de diferentes tipos de células e talvez empregar terapias novas e mais direcionadas”.