Alzheimer embaralha memórias enquanto o cérebro descansa

Os pesquisadores dizem que suas descobertas, publicadas em Biologia Atualpoderia apoiar o desenvolvimento de futuros tratamentos medicamentosos que visem esse processo de mau funcionamento. O trabalho também pode ajudar a orientar a criação de novas ferramentas para detectar a doença de Alzheimer mais cedo do que é actualmente possível.

Compreendendo como o Alzheimer perturba as células cerebrais

A coautora principal, Dra. Sarah Shipley (UCL Cell & Developmental Biology), explicou que a doença de Alzheimer é causada pelo acúmulo de proteínas e placas prejudiciais no cérebro. Estas alterações levam a sintomas como perda de memória e dificuldade em navegar em ambientes familiares, mas as formas precisas como estas placas interferem com a atividade cerebral normal ainda não são claras.

“A doença de Alzheimer é causada pelo acúmulo de proteínas e placas prejudiciais no cérebro, levando a sintomas como perda de memória e dificuldade de navegação – mas não é bem compreendido exatamente como essas placas perturbam os processos cerebrais normais.

“Queríamos entender como a função das células cerebrais muda à medida que a doença se desenvolve, para identificar o que está causando esses sintomas.

“Quando descansamos, nossos cérebros normalmente reproduzem experiências recentes – acredita-se que isso seja a chave para a forma como as memórias são formadas e mantidas. Descobrimos que esse processo de repetição é interrompido em ratos projetados para desenvolver as placas amilóides características da doença de Alzheimer, e essa interrupção está associada ao mau desempenho dos animais nas tarefas de memória.”

Como o cérebro reproduz memórias

Esta atividade de repetição ocorre no hipocampo, uma região do cérebro essencial para o aprendizado e a memória. Durante o repouso, neurônios específicos conhecidos como células locais são ativados em sequências rápidas que refletem experiências recentes.

As células locais, descobertas pelo neurocientista ganhador do prêmio Nobel da UCL, Professor John O’Keefe, são neurônios (células cerebrais) que correspondem a locais específicos. À medida que uma pessoa ou animal se move através de um espaço, diferentes células locais disparam em uma ordem específica. Mais tarde, durante o repouso, essas mesmas células normalmente são reativadas na mesma sequência, ajudando o cérebro a armazenar a experiência como uma memória.

Rastreando a atividade cerebral durante tarefas de memória

Para estudar esse processo, os pesquisadores testaram o desempenho de ratos em um labirinto simples enquanto registravam a atividade cerebral ao mesmo tempo. Usando eletrodos especializados, eles foram capazes de monitorar cerca de 100 células individuais simultaneamente enquanto os animais exploravam e depois descansavam.

Esta abordagem permitiu à equipe comparar padrões normais de repetição do cérebro com aqueles observados em ratos que desenvolveram patologia amilóide associada à doença de Alzheimer.

Replay desorganizado e sinais de memória desbotados

Em camundongos com placas amilóides, a repetição da memória parecia muito diferente. Os eventos de repetição ocorreram com a mesma frequência que em ratos saudáveis, mas os padrões subjacentes não estavam mais organizados. Em vez de reforçar as memórias, a atividade coordenada das células locais ficou confusa.

Os pesquisadores também observaram que as células locais dos camundongos afetados ficaram menos estáveis ​​com o tempo. Os neurônios individuais pararam de representar de forma confiável os mesmos locais, especialmente após os períodos de descanso, que normalmente são quando a repetição deve fortalecer os sinais de memória.

Declínios no desempenho da memória em ratos afetados

Essas mudanças tiveram efeitos comportamentais claros. Os ratos com replay interrompido tiveram pior desempenho no labirinto, revisitando frequentemente caminhos que já haviam explorado e parecendo incapazes de lembrar onde estiveram.

O co-autor principal, Professor Caswell Barry (UCL Cell & Developmental Biology), disse que o estudo revela uma falha na consolidação da memória que pode ser vista no nível de neurônios individuais.

“Descobrimos uma falha na forma como o cérebro consolida as memórias, visível ao nível dos neurónios individuais. O que é surpreendente é que os eventos de repetição ainda ocorrem – mas perderam a sua estrutura normal. Não é que o cérebro pare de tentar consolidar as memórias; o processo em si deu errado.”

Implicações para detecção e tratamento precoce

O professor Barry acrescentou que essas descobertas podem ajudar os pesquisadores a identificar o Alzheimer mais cedo ou a desenvolver tratamentos que se concentrem na restauração da atividade normal de repetição.

“Esperamos que nossas descobertas possam ajudar a desenvolver testes para detectar o Alzheimer precocemente, antes que ocorram danos extensos, ou levar a novos tratamentos direcionados a esse processo de repetição. Estamos agora investigando se podemos manipular o replay através do neurotransmissor acetilcolina, que já é alvo de medicamentos usados ​​para tratar os sintomas de Alzheimer. Ao compreender melhor o mecanismo, esperamos tornar esses tratamentos mais eficazes.”

A pesquisa foi realizada por cientistas das Faculdades de Ciências da Vida e Ciências do Cérebro da UCL, com o apoio do Cambridge Trust, Wellcome e da Masonic Charitable Foundation.