[io9] Implantes de memória no cérebro agora são realmente possíveis

O filme Inception/A Origem se aproxima da realidade. Ao colocar memórias falsas na mente de ratos, neurocientistas do MIT criaram as primeiras memórias artificialmente implantadas. E eles nos deixaram mais próximos de entender a falibilidade da memória humana.

Quando nós vivenciamos algo, digamos, uma ida ao parque, a memória do evento é armazenada em uma constelação de neurônios interligados em nosso cérebro, chamada de “engrama” ou traços de memória. Quando você se lembra da ida ao parque, os neurônios no engrama tornam-se ativo. Reative os neurônios artificialmente, diz a teoria, e você pode fazer a memória borbulhar para a superfície da psique de alguém.

Na década de 1940, o neurocirurgião canadense Wilder Penfield dava choques elétricos nos lobos temporais de doentes que seriam submetidos a uma cirurgia no cérebro, e seus pacientes relatavam uma lembrança súbita de memórias específicas. Os métodos de Penfield eram muito brutos para isolar um único engrama; no entanto, eles deram mais evidências para a hipótese dos traços de memória. E eles também apontaram que uma região do cérebro, o lobo temporal, seria um repositório de memórias episódicas. Hoje sabemos que essas memórias são realmente armazenados em uma região do lobo temporal em forma de cavalo-marinho, chamada hipocampo.

Como implantar uma memória

Em um estudo publicado na última edição da revista Science, uma equipe de pesquisadores liderada por Susumu Tonegawa, neurocientista do MIT e ganhador do Prêmio Nobel, demonstra a sua capacidade de isolar e ativar engramas no hipocampo rico em memórias de um rato. Os pesquisadores então implantaram memórias falsas na mente do rato, fazendo-o se lembrar de experiências que nunca realmente aconteceram. Eis como eles fizeram isso.

Em primeiro lugar, Tonewaga e sua equipe fizeram engenharia genética para criar ratos capazes de expressar uma proteína chamada canal-rodopsina-2 (ChR2). É importante notar que a proteína foi expressa exclusivamente no hipocampo, e apenas em neurônios envolvidos na formação da memória. Isso permitiu a Tonewaga e sua equipe rotular efetivamente apenas as células cerebrais que codificam um engrama específico. Ao colocar um rato num ambiente seguro (Câmara A, a caixa azul acima), as células cerebrais que codificam a memória deste ambiente vão expressar o ChR2 (pontos brancos).

Aqui está a parte brilhante. O ChR2 é uma proteína sensível à luz; jogue luz sobre ele, com a ponta de uma fibra óptica firmemente implantada no cérebro, e as células que expressam ChR2 são ativadas. A técnica – conhecida como “optogenética” – está entre as mais úteis a surgir no campo da neurociência recentemente, e Tonewaga e seus colegas a usaram com grande efeito. Ao colocar o animal em um segundo ambiente com várias diferenças (Câmara B, a caixa vermelha) e jogar luz no hipocampo, os pesquisadores reativaram o engrama estabelecido na Câmara A, forçando o rato a lembrar de sua experiência anterior, mesmo enquanto situado no ambiente totalmente novo da Câmara B.

Agora vem a implantação de memória. Enquanto o rato está ocupado se lembrando do primeiro ambiente, os pesquisadores dão um leve choque elétrico nos pés dos roedores. Isto causa medo no rato. Pesquisas anteriores demonstraram que, se você dá choques em um rato em um ambiente específico com frequência suficiente, ele vai congelar de medo quando reintroduzido ao mesmo ambiente, mesmo um bom tempo depois. Mas o que acontece quando um rato leva choques em um ambiente, mas enquanto se lembra de outro ambiente – aquele onde ele não recebeu nenhum choque nas patas?

Incrivelmente, quando Tonewaga e seus colegas colocaram o rato de volta na Câmara A, ele ficou parado, evidenciando sinais comportamentais de medo. A reação do rato indica que ele formou uma memória falsa de medo associada à Câmara A enquanto estava na Câmara B. A falsa memória foi inserida com sucesso ao manipular as muitas conexões neurais envolvidas na verdadeira memória do rato.

“Agora que podemos reativar e alterar o conteúdo das memórias no cérebro, podemos começar a fazer perguntas que antes eram do domínio da filosofia”, disse Steve Ramirez, o coautor do estudo, em um comunicado. Ele acrescenta:

Existem várias condições que levam à formação de falsas memórias? Será possível criar artificialmente falsas memórias para eventos tanto prazerosos como ruins? E quanto a falsas memórias para mais do que apenas contextos – memórias falsas para objetos, alimentos ou outros ratos? Estas são as perguntas, antes aparentemente de ficção científica, que agora podem ser abordadas experimentalmente em laboratório.

Nossas memórias serão minimamente confiáveis?

Se o estudo de Ramirez soa familiar, não se preocupe, você não tem uma memória implantada dele. Um estudo publicado no ano passado por Aleena Garner e seus colegas da Universidade da Califórnia em San Diego (EUA) fizeram um experimento bem semelhante, mas não conseguiram ver o comportamento dos ratos mudar quando re-expostos à Câmara A ou B.

Em vez disso, acredita-se que os ratos formaram uma memória “híbrida”, que só poderia ser recuperada através da combinação de “elementos tanto da… estimulação artificial e os estímulos sensoriais naturais do [ambiente que condiciona ao medo]”. Se qualquer condição fosse apresentada de forma independente, os ratos nem ligavam – como se tivessem esquecido de ter medo.

“A diferença fundamental no [sistema de Garner]”, escrevem Ramirez e Xu Liu, autores do presente trabalho, é que “as células em todo o cérebro anterior foram rotuladas e reativadas por um longo período por um ligante sintético”. Ramirez e Liu então levantam a hipótese de que a ativação de neurônios através de áreas maiores do cérebro, e por longos períodos de tempo, pode favorecer a formação de uma memória “que não pode ser facilmente recuperada pelos sinais associados a cada memória individual”. No entanto, segundo eles, ativar pequenas populações de neurônios por períodos mais curtos de tempo “pode ​​favorecer a formação de duas memórias distintas (falsas e verdadeiras)”, como observado no presente estudo.

“Quer se trate de uma memória falsa ou verdadeira”, diz Tonegawa em um comunicado, “o mecanismo neural do cérebro por trás de lembrar uma memória é o mesmo”. Ramirez explica:

Esses tipos de experimentos nos mostram como o processo da memória é reconstrutivo. A memória não é uma cópia, e sim uma reconstrução, do mundo que vivenciamos. Nossa esperança é que, ao propor uma explicação neural para saber como falsas memórias podem ser geradas, no futuro poderemos usar esse tipo de conhecimento para informar, por exemplo, um tribunal sobre o quão confiável uma testemunha ocular pode ser.

Compreender como as memórias – falsas ou não – se formam pode nos ajudar a entender por que a lembrança humana é tão indigna de confiança.

As conclusões dos pesquisadores foram publicadas na edição mais recente da revista Science.