Como você se lembra de andar de bicicleta? Agradeça ao seu cerebelo

Há mais de meio século, os neurocientistas descobriram que danos numa região do cérebro chamada lobo temporal medial (LTM) causavam um grave prejuízo na memória declarativa de longo prazo – memórias para factos explícitos, como nomes e datas – mas deixavam muito curtos memória de longo prazo intacta. Pacientes com danos no MTL conseguiam acompanhar e manter uma breve conversa, mas, apenas um ou dois minutos depois, não conseguiam se lembrar de que a conversa havia ocorrido.

Surpreendentemente, porém, esses pacientes conseguiram aprender novas habilidades motoras e mantê-las por dias, meses ou até mais, indicando que os danos no MTL tiveram pouco efeito nas memórias das habilidades motoras.

Então, qual região do cérebro é responsável pelas memórias de habilidades motoras de longo prazo, como andar de bicicleta? Existem regiões distintas onde as memórias sensório-motoras de curto e longo prazo são formadas? Os pesquisadores vêm tentando responder a essas perguntas há anos.

Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard mostraram que, assim como as memórias declarativas, as memórias de curto e longo prazo para habilidades motoras se formam em diferentes regiões do cérebro, com o cerebelo sendo crítico para a formação de memórias de habilidades de longo prazo.

A pesquisa está publicada no Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS).

“Este trabalho avança a nossa compreensão do papel do cerebelo na aprendizagem sensório-motora e aponta para o papel do cerebelo como porta de entrada para a formação de memórias estáveis ​​para habilidades sensório-motoras, em grande parte independentes dos sistemas de memória de curto prazo”, disse Maurice Smith. , Gordon McKay Professor de Bioengenharia no SEAS e autor sênior do estudo.

Os investigadores sabem há muito tempo que o cerebelo é fundamental para a aprendizagem motora, mas o papel que desempenha na formação da memória de competências a curto e longo prazo não era claro. Para entender a conexão entre o cerebelo e essas memórias, Smith e o primeiro autor Alkis Hadjiosif, pós-doutorado no SEAS e no Massachusetts General Hospital, inspiraram-se em um conjunto aparentemente confuso de resultados anteriores sobre aprendizagem motora em pacientes com danos cerebelares.

Embora todos esses estudos anteriores tenham encontrado evidências de comprometimento da aprendizagem sensório-motora em indivíduos com lesão cerebelar, o tamanho dessa deficiência variou amplamente entre eles.

“Embora esta discrepância possa ter sido devida a diferenças na quantidade ou localização precisa dos danos ou a diferenças nos tipos de tarefas de aprendizagem motora utilizadas, tivemos uma ideia diferente”, disse Smith.

Smith e Hadjiosif pensaram que diferenças sutis no tempo entre os testes – o que chamam de janela de memória – poderiam explicar a maioria das discrepâncias observadas.

“Este seria o caso se a memória sensório-motora de longo prazo fosse especificamente prejudicada por danos cerebelares, porque janelas de memória mais longas aumentariam a dependência da memória de longo prazo prejudicada”, disse Hadjiosif.

O desafio era que esses intervalos de tempo raramente eram relatados em artigos publicados. Parte pesquisadores, parte detetives, Smith e Hadjiosif rastrearam os dados brutos detalhados de dois desses estudos, a partir dos quais puderam determinar os intervalos entre tentativas para todas as sequências de testes para todos os indivíduos estudados.

Os pesquisadores descobriram que ambos os estudos tiveram intervalos entre ensaios bastante curtos em geral e relataram apenas pequenas deficiências na aprendizagem de pacientes com doença cerebelar grave em comparação com indivíduos saudáveis. Isto significa que quando os participantes foram convidados a realizar a mesma tarefa, digamos, cinco vezes, com apenas alguns segundos entre cada repetição, os pacientes com degeneração cerebelar tiveram um desempenho apenas ligeiramente pior do que os indivíduos saudáveis.

Mas, ao aprofundar os dados, Smith e Hadjiosif encontraram algo interessante. Entre os testes, às vezes havia mais tempo para permitir que a equipe de pesquisa reiniciasse ou o participante fizesse uma pequena pausa.

“Quando examinamos essas diferenças entre os ensaios, descobrimos que os mesmos pacientes que apresentaram desempenho quase normal em seus ensaios práticos de curto intervalo foram dramaticamente prejudicados em ensaios de longo intervalo dentro da mesma sessão. E este foi o caso em os dados de ambos os estudos”, disse Hadjiosif.

A equipe então analisou mais de uma dúzia de estudos adicionais nos quais indivíduos com degeneração cerebelar realizavam tarefas motoras e descobriu que os estudos que usavam um número maior de direções de movimento na tarefa – o que aumentaria o tempo entre testes na mesma direção que iriam compartilham memória sensório-motora – aumentaram drasticamente o comprometimento da memória em comparação com aqueles com menos direções de movimento.

“Essas descobertas destacam a importância do tempo para a compreensão da degradação da memória em pacientes com degeneração cerebelar e resolvem o mistério da variabilidade de estudo para estudo e de estudo para estudo nos efeitos do dano cerebelar na capacidade de aprendizagem sensório-motora”, disse Smith. “Nossa pesquisa geralmente envolve o projeto de novas manipulações experimentais para adquirir novos conjuntos de dados que podem fornecer informações sobre os mecanismos de aprendizagem e memória, mas às vezes simplesmente olhar para dados antigos através das lentes certas pode ser ainda mais esclarecedor.”

A pesquisa foi coautoria de Tricia Gibo.