Conheça os dois cientistas que implantaram uma memória falsa em um rato

    memorrato12014 - Em uma descoberta da neurociência, a dupla foi pioneira em uma versão da vida real de Inception. Era um dia antes do Natal e o normalmente movimentado laboratório do MIT na Vassar Street em Cambridge estava silencioso. Mas as criaturas definitivamente estavam se mexendo, incluindo um rato que logo seria mundialmente famoso. Steve Ramirez, então aluno de doutorado de 24 anos, colocou o mouse em uma pequena caixa de metal com piso de plástico preto. Em vez de farejar com curiosidade, porém, o animal instantaneamente congelou de terror, lembrando-se da experiência de receber um choque no pé na mesma caixa. Foi uma reação de medo de livro didático, e se alguma coisa, a postura do rato era mais rígida do que Ramirez esperava. Sua memória do trauma deve ter sido bastante vívida.

    O que era incrível, porque a memória era falsa: o mouse nunca havia recebido um choque elétrico naquela caixa. Em vez disso, estava reagindo a uma falsa memória que Ramirez e seu colega do MIT, Xu Liu, haviam plantado em seu cérebro.“ Merry Freaking Christmas”, dizia o assunto do e-mail que Ramirez mandou para Liu, que estava passando o feriado de 2012 no Parque Nacional de Yosemite. A observação culminou em mais de dois anos de um esforço de pesquisa de longo alcance e apoiou uma hipótese extraordinária: não só foi possível identificar as células cerebrais envolvidas na codificação de uma única memória, mas essas células específicas poderiam ser manipuladas para criar um novo “Memória” de um acontecimento que nunca aconteceu.

    “É uma façanha fantástica”, diz Howard Eichenbaum, um importante pesquisador de memória e diretor do Centro de Neurociência da Universidade de Boston, onde Ramirez fez seu trabalho de graduação. “É um verdadeiro avanço que mostra o poder dessas técnicas para resolver questões fundamentais sobre como o cérebro funciona.” A perspectiva de mexer precisamente com a memória atormenta os cientistas há anos. “Muitas pessoas pensavam assim”, diz Sheena Josselyn, neurocientista sênior do Hospital for Sick Children em Toronto, que estuda as bases celulares da memória, “mas nunca sonharam que esses experimentos realmente funcionassem. Ninguém nunca pensou que você pudesse realmente, realmente fazer isso. ”

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    Exceto Ramirez e Liu. Seu trabalho lançou uma nova era na pesquisa de memória e pode algum dia levar a novos tratamentos para aflições médicas e psiquiátricas, como depressão, transtorno de estresse pós-traumático e doença de Alzheimer. “O céu é realmente o limite agora”, diz Josselyn. Embora o trabalho até agora tenha sido feito em ratos de laboratório, as descobertas da dupla abrem uma linha de pensamento mais profunda na natureza humana. Se as memórias podem ser manipuladas à vontade, o que significa ter um passado? Se pudermos apagar uma memória ruim ou criar uma boa, como podemos desenvolver um verdadeiro senso de identidade? “Memória é identidade”, escreve o escritor britânico Julian Barnes em seu livro de memórias Nothing to Be Frightened Of. “Você é o que você fez; o que você fez está em sua memória; o que você lembra define quem você é. ”

    “Sempre fiquei surpreso com o nível de controle que a ciência pode ter sobre o mundo”, diz Ramirez, que coletou pedras quando criança e se lembra de ter ficado surpreso com o fato de que havia maneiras de descobrir a idade das pedras. “O exemplo é meio banal agora”, diz ele, “mas como espécie colocamos alguém na lua. E descobrimos na maior parte como erradicar coisas como a varíola, coisas que você não pode ver, cuja existência você tem que inferir de medições indiretas, até que seus microscópios fiquem bons o suficiente. ”

    O que Ramirez, agora com 26 anos, e Liu, 36, têm sido capazes de ver e controlar são os aglomerados oscilantes de neurônios, conhecidos como engramas, onde as memórias individuais são armazenadas. Unindo forças no final de 2010, alguns meses depois de Ramirez começar seu trabalho de graduação no MIT, os dois homens desenvolveram um novo método elaborado para explorar cérebros vivos em ação, um sistema que combina a biologia molecular clássica e o campo emergente da optogenética, em que os lasers são implantados para estimular células geneticamente modificadas para serem sensíveis à luz.

    Armados com ferramentas de última geração e apoiados por Susumu Tonegawa do MIT, ganhador do Prêmio Nobel por seu trabalho em imunologia do qual faziam parte, Ramirez e Liu embarcaram em uma busca que resultou em dois estudos marcantes publicados 16 meses à parte, explosões consecutivas de brilho que avançaram nossa compreensão da memória no nível celular. Ramirez descreve as descobertas, como faz quase tudo, com exuberância: “O primeiro papel foi como pegar um raio em uma garrafa, e o segundo papel foi como um raio atingindo o mesmo lugar duas vezes”.

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    No primeiro estudo, publicado na Nature em março de 2012, Ramirez e Liu identificaram, rotularam e, em seguida, reativaram um pequeno agrupamento de células que codificam a memória do medo de um camundongo, neste caso a memória de um ambiente onde o camundongo havia recebido um choque no pé. O feito fornece fortes evidências para a teoria de longa data de que as memórias são codificadas em engramas. A maioria das tentativas anteriores envolveu o rastreamento da atividade química ou elétrica das células cerebrais durante a formação da memória. Ramirez e Liu rejeitaram esses métodos como muito inexatos. Em vez disso, eles montaram um conjunto personalizado de técnicas para tornar as células cerebrais de camundongos em sua área-alvo (uma parte do hipocampo chamada giro dentado) sensíveis à luz.

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    Trabalhando com uma raça especializada de ratos de laboratório geneticamente modificados, a equipe injetou no giro dentado um coquetel bioquímico que incluía um gene para uma proteína sensível à luz, o canal rodopsina-2. As células ativas do giro dentado - aquelas que participam da formação da memória - produziriam a proteína, tornando-se elas próprias sensíveis à luz. A ideia era que, depois que a memória fosse codificada, ela poderia ser reativada eletrocutando essas células com um laser.

    Para fazer isso, Ramirez e Liu implantaram cirurgicamente filamentos finos do laser através dos crânios dos ratos e no giro dentado. Reativar a memória - e sua resposta de medo associada - era a única maneira de provar que eles tinham realmente identificado e rotulado um engrama. Os pesquisadores sacrificaram os animais após o experimento e examinaram os tecidos cerebrais ao microscópio para confirmar a existência dos engramas; as células envolvidas em uma memória específica brilharam em verde após o tratamento com substâncias químicas que reagiram com o canal rodopsina-2.

    Quando Ramirez e Liu olharam para os neurônios tratados através do microscópio, “era como uma noite estrelada”, diz Liu, “onde você pode ver estrelas individuais”. Embora essas células ativas fossem apenas uma parte de um engrama de choque nos pés amplamente distribuído, reativá-las foi o suficiente para desencadear uma resposta de medo.

    A próxima etapa foi manipular um engrama específico para criar uma memória falsa, um experimento elegante detalhado no segundo artigo de Ramirez e Liu, publicado na Science em julho de 2013. Eles prepararam o mouse, injetando o coquetel bioquímico no giro dentado. Em seguida, eles colocam o mouse em uma caixa sem chocá-lo. Enquanto o animal passava 12 minutos explorando, uma memória dessa experiência benigna foi codificada como um engrama. No dia seguinte, o mouse foi colocado em uma caixa diferente, onde sua memória da primeira caixa (segura) foi acionada ao disparar o laser no giro dentado. Naquele exato momento, o rato recebeu um choque no pé. No terceiro dia, o rato foi devolvido ao cofre - e imediatamente congelou de medo. Nunca havia recebido um choque no pé ali, mas sua falsa memória, criada pelos pesquisadores em outra caixa, fazia com que se comportasse como se tivesse.

    Não havia chance de o rato ter confundido uma caixa com a outra: elas tinham formas e cores diferentes e tinham cheiros diferentes. Ramirez e Liu também usaram vários grupos de controle - descartando a possibilidade de que o flash do laser em si, e não a ativação do engrama, tenha causado a reação de medo no dia seguinte, por exemplo. Eles realmente criaram uma memória.

    O anúncio gerou frenesi na mídia. “Cientistas traçam memórias de coisas que nunca aconteceram”, dizia a manchete do New York Times. Ramirez e Liu acordaram no meio da noite para dar entrevistas ao vivo nas rádios europeias. Os pais de Liu, de volta à China, leram sobre suas conquistas online. O fascínio público com o papel da falsa memória em julgamentos criminais (o ladrão de banco alto e de cabelo escuro que a testemunha viu era na verdade baixo e careca) ajudou a impulsionar a história. Mas, sem dúvida, os tons de ficção científica tornaram-no especialmente fascinante. Para muitos, parecia confirmar idéias familiares (e assustadoras) de filmes como Inception e Eternal Sunshine of the Spotless Mind. Nada é o que parece; a realidade é apenas um sonho; em quem você vai confiar, em mim ou em seus olhos mentirosos?

    Para os neurocientistas, a descoberta de Ramirez e Liu foi absolutamente arrojada. “Para mim, o que os tornou bem-sucedidos foi sua coragem”, diz Josselyn. “Você pode imaginar todas as coisas que podem dar errado, mas esses caras entraram lá, conseguiram as melhores ferramentas, aplicaram o melhor tipo de poder da mente.” Eichenbaum concorda que os jovens cientistas “se arriscaram” e correram um grande risco com suas carreiras. “Eles poderiam ter passado três anos e acabado sem nada para mostrar”, diz ele.

    Passe um pouco de tempo perto de Ramirez e Liu e você rapidamente perceberá sua atitude otimista. Eles vêm de mundos diferentes — Liu nasceu e foi criado em Xangai, filho de um pai engenheiro químico e uma mãe que trabalhava na ferrovia, e os pais de Ramirez fugiram da guerra civil em El Salvador na década de 1980 e se estabeleceram em Everett, Massachusetts— mas suas personalidades bem combinadas não são por acaso. No outono de 2010, enquanto Liu entrevistava parceiros em potencial para explorar os mistérios da memória com ele, ele primeiro se concentrou na perícia científica. Mas, com o passar do tempo, ele colocou um atributo diferente no topo de sua lista de desejos - felicidade. “Se você vai colaborar com pessoas, você deseja colaborar com pessoas felizes”, diz Liu. “E Steve é ​​um dos caras mais felizes que já vi.” Ele também é um falador rápido que espreme um monte de palavras em cada respiração. “Ele não consegue parar de falar”, brinca Liu. "Caso contrário, ele morrerá."

    Quando Ramirez era jovem, ele costumava ir ao laboratório de locomoção de animais de Harvard com seu pai, que começou limpando gaiolas lá e varrendo pisos e mais tarde se tornou o técnico-chefe de animais. Durante as visitas ao laboratório, Ramirez viu lhamas, avestruzes e outras criaturas, e “pessoas fazendo coisas legais com animais, tirando medidas e outras coisas”. Ele imagina que “absorveu inadvertidamente algo” que ajudou a empurrá-lo para a ciência.

    Mas foi o cérebro que fechou o negócio. “Seja um soneto, ou levar alguém à lua ou descobrir as moléculas biológicas da vida, tudo isso foi produto do cérebro, da atividade neural”, diz Ramirez, descrevendo seus amplos interesses - em Shakespeare, engenharia, biologia e muito mais - finalmente o levou à neurociência. “Por que não estudar aquilo que produziu tudo?”

    Liu também demonstrou uma tendência científica no início da vida. E embora ele certamente não seja o primeiro cientista que passou a infância coletando insetos, a dedicação de Liu foi distinta. Ele criou famílias de centopéias, teve muitos besouros brilhantes e manteve gafanhotos em gaiolas minúsculas. Ele geralmente alimentava os gafanhotos com edamame, mas descobriu que as pimentas causavam uma reação interessante. “Eles cantavam ainda mais”, diz ele. Depois de estudar biologia na Universidade Fudan em Xangai, Liu recebeu seu doutorado no Baylor College of Medicine estudando a memória na mosca da fruta.

    Quando adolescente, ele se interessou por ficção científica e escreveu um romance chamado O Desafio. Tratava-se de um futuro em que os atletas não competiam mais diretamente entre si, mas, sim, se submetiam a várias medidas objetivas de desempenho ou fisiologia: velocidade, força, capacidade pulmonar e assim por diante. O herói quer retornar à competição real e restaurar os fatores incomensuráveis ​​de sorte e acaso.

    Um dia na primavera passada, enquanto Liu estava listando as muitas coisas que poderiam ter dado errado em seu trabalho com Ramirez - eles poderiam ter sido derrotados na descoberta por um time rival, eles poderiam ter escolhido a parte errada do cérebro para zerar on — ele disse que estava convencido de que a sorte desempenhou um papel no sucesso deles. Se for assim, eu disse, então seu trabalho quando adulto foi entregue sobre o tema de seu romance de infância. "Isso é incrível", disse ele após um longo silêncio. “Nunca fiz essa conexão entre o livro e este trabalho, mas acho que você está certo.”

    Mais de duas dezenas de laboratórios em todo o mundo têm projetos em andamento que se baseiam na pesquisa de Ramirez e Liu. Eichenbaum, por exemplo, está interessado em reproduzir uma experiência maior, uma memória que ocorre ao longo do tempo, como navegar em um labirinto.

    Numa época em que faltam os tratamentos para muitas doenças mentais graves, as aplicações clínicas potenciais da modificação da memória são atraentes. “Isso é meio louco”, diz Josselyn, cujo trabalho se concentra na doença de Alzheimer e outros distúrbios relacionados à memória, “mas talvez alguém com Alzheimer ... talvez possamos encontrar um tratamento para simplesmente entrar e fazer o que esses caras fizeram em seus papéis, e meio que ativar essas células artificialmente, aumenta a ativação e faz com que as memórias sejam lembradas melhor. 

    Em outra aplicação teórica, o PTSD pode ser facilitado reativando repetidamente uma memória ruim para mostrar que a memória em si não é prejudicial, ou apagando os componentes traumáticos de uma memória ruim específica, ou substituindo-a por uma positiva. Com base no trabalho de Ramirez e Liu, outros no laboratório de Tonegawa fizeram exatamente isso em ratos machos no início deste ano, convertendo uma memória negativa de um choque na pata em uma memória positiva de um encontro com uma camundonga.

    Ramirez, que está terminando seu PhD no MIT, e Liu, que está indo para a Northwestern University para iniciar seu próprio laboratório, recentemente assumiram outra grande questão de memória: Podemos intervir em um estado de depressão em um animal reativando memórias positivas? A resposta parece ser sim. Eles estão estudando modelos de ratos de anedonia, ou perda de interesse pelo prazer, um sintoma de depressão. Camundongos experimentais submetidos ao estresse até não buscarem mais o prazer (como um gole de água com açúcar) recuperam o interesse quando engramas para experiências agradáveis ​​são reativados. A taxa de sucesso até agora é de 80%.

    “Porque a prova do princípio está lá que podemos reativar memórias artificialmente e criar memórias falsas em animais”, diz Ramirez, “o único salto que resta entre lá e os humanos é apenas a inovação tecnológica.”

    E quanto às preocupações éticas da manipulação da memória? Patricia Churchland, professora da UC San Diego e autora de Touching a Nerve: The Self as Brain, diz que uma terapia desse tipo não será uma mudança tão profunda quanto parece. Memórias humanas, inexatas e instáveis ​​para começar, têm sido alvo de intervenção, desde terapia cognitivo-comportamental a eletrochoque e medicação. Tratar condições como depressão no nível do engrama “é contínuo com o que já estamos fazendo”, diz Churchland, um importante filósofo da neurociência.

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    Ramirez acredita que a cirurgia de memória é inevitável, embora haja muitas questões a serem respondidas. Como isso poderia ser feito com segurança? De forma não invasiva? Eticamente? Como os pacientes seriam selecionados? Por mais doloroso que seja o desgosto, a maioria de nós também reconhece que é uma parte natural, até saudável, da vida. Um garoto do ensino médio que acabou de terminar com a namorada pode não ser um bom candidato para uma cirurgia de memória. Mas pessoas com demência ou depressão severa - seria desumano não aliviar seu sofrimento se uma intervenção de memória segura e eficaz fosse possível?

    As incursões que Ramirez e Liu fizeram na mecânica da memória estão abrindo um novo mundo de possibilidades que são profundas, assustadoras, surpreendentes - e urgentes. “Precisamos iniciar a conversa ontem sobre o que faremos quando isso acontecer”, diz Ramirez, “para que estejamos prontos e saibamos como lidar com isso”.

    Fonte: https://www.smithsonianmag.com/

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