Cientistas já conseguem “editar” circuitos cerebrais para melhorar a memória.

Novos dados científicos indicam que aparar de forma seletiva sinapses específicas num circuito cerebral de ratinho pode reforçar as memórias e prolongar a sua duração.

Esta conclusão contraria a noção simplista de que um maior número de ligações neuronais se traduz sempre em melhor recordação, mostrando antes que uma perda dirigida pode tornar um circuito mais eficiente.

Dentro do hipocampo, o centro da memória

No hipocampo, a região do cérebro essencial para a memória, os investigadores analisaram uma via clássica associada ao armazenamento de memórias ricas em contexto.

Uma equipa liderada pelo Dr. Sangkyu Lee, no Institute for Basic Science (IBS), desenvolveu um sistema de “marcar-e-capturar” que direcionou células de suporte para fibras nervosas selecionadas.

Ao fim de três semanas, as sinapses excitatórias na zona alvo tinham diminuído cerca de 27%, sem sinais evidentes de perda de neurónios ou de fibras nervosas.

Essa alteração circunscrita reforçou a tese central do artigo, mas também levantou uma questão mais exigente: em que é que, exatamente, se transformaram as ligações que permaneceram.

Poda controlada de ligações com o SynTrogo

A nova ferramenta, chamada SynTrogo, permite aos cientistas orientar que ligações do cérebro são aparadas, sem prejudicar o restante circuito.

O método assenta na colocação de uma “etiqueta” simples em determinadas células nervosas, para que células auxiliares próximas as consigam reconhecer e aderir a elas.

Depois de estabelecido o contacto, essas células auxiliares removem suavemente pequenas partes das ligações, em vez de as rasgar ou destruir.

Como o sistema se desativa por si próprio após a interação, as alterações mantêm-se sob controlo, sem se propagarem em excesso.

Ligações sobreviventes ficam mais robustas

Após a poda, as ligações que restaram deixaram de se comportar como sinapses comuns, e ambos os lados de cada ligação remanescente aumentaram de tamanho.

Do lado emissor, a extremidade pré-sináptica expandiu-se e passou a conter mais vesículas - os pequenos “pacotes” que transportam sinais.

No lado recetor, a área de contacto também se alargou, oferecendo mais superfície para captar e processar esses sinais.

Em conjunto, estas alterações sugerem que o circuito não se limitou a tolerar a perda: reorganizou-se em torno das ligações que sobreviveram.

Sinais mais fortes apesar de menos ruído

Registos elétricos revelaram uma redução de sinais de fundo pequenos, o que foi coerente com a diminuição do número de sinapses; ainda assim, as respostas evocadas tornaram-se mais intensas.

Esse reforço pareceu resultar de uma reserva maior de mensageiros químicos nas ligações remanescentes, pronta a ser libertada quando necessário.

Os investigadores também detetaram uma potenciação a longo prazo mais forte - um aumento duradouro da força sináptica após atividade - na via alterada.

Mesmo com estas mudanças, o efeito permaneceu local, já que fibras vizinhas não visadas não apresentaram a mesma queda na densidade sináptica.

Remodelação dirigida entre neurónios e astrócitos

Imagens de alta resolução mostraram astrócitos a pressionar de forma apertada contra fibras nervosas, sobretudo junto de locais de libertação onde os sinais costumam ser transmitidos.

Nessas zonas de contacto, as membranas tornaram-se mais espessas e envolveram parcialmente pequenas áreas das fibras, em vez de desencadearem degeneração generalizada.

Alguns compartimentos fechados continham vesículas de sinal e até mitocôndrias - as produtoras de energia da célula -, apontando para uma remodelação extremamente localizada.

Como estas formas alteradas se mantiveram ligadas às fibras nervosas de origem, as imagens indicaram uma “mastigação” cuidadosa, e não fragmentos cortados a afastarem-se.

Pontuações de memória superiores

Em testes de recordação, os ratinhos com circuitos do hipocampo editados apresentaram mais “congelamento” (imobilidade), uma medida padrão de memória.

Com treino ligeiro, essa vantagem já era visível dois dias após a aprendizagem e mantinha-se 23 dias depois, reforçando tanto a memória recente como a de longo prazo.

Com treino mais intenso, o grupo tratado manteve o desempenho enquanto os controlos enfraqueceram, sugerindo que a diferença não foi apenas um acaso pontual.

Este ganho comportamental foi particularmente relevante por ligar a remodelação microscópica a uma memória que perdurou muito para além da sessão de treino.

Sinapses preparadas para aprender no hipocampo

Antes do início da aprendizagem, as sinapses editadas respondiam menos através de recetores de glutamato, proteínas responsáveis por sinais excitatórios.

Depois do condicionamento do medo, essas respostas rápidas regressaram a níveis semelhantes aos dos controlos, indicando que a experiência consegue repor rapidamente a força imediata do circuito.

O padrão é consistente com um estado “preparado”, em que a estrutura fica pronta primeiro e o desempenho funcional completo chega quando a aprendizagem o exige.

Em vez de tornar a memória rígida, os ratinhos editados continuaram a aprender a reduzir a resposta de medo, pelo que uma recordação mais forte não eliminou a flexibilidade.

Perda seletiva de ligações fracas e poda sináptica

Ao longo do tempo, o cérebro elimina naturalmente algumas sinapses, e a poda sináptica - a perda seletiva de ligações mais fracas - contribui para afinar os circuitos.

Ferramentas anteriores conseguiam excitar ou silenciar neurónios, mas, na maioria dos casos, atuavam sobre a cablagem existente sem a alterar fisicamente.

“Esta é a primeira demonstração de que os circuitos cerebrais podem ser diretamente editados ao engenheirar interações físicas entre neurónios e astrócitos, independentemente da atividade neuronal”, afirmou o Dr. Lee,

Ainda assim, essa distinção tem limites, porque o estudo ainda não consegue separar com precisão o que resultou de poda verdadeira do que poderá ter sido bloqueio da formação de novas sinapses.

Potencial médico e limitações

Números anormais de sinapses têm sido associados a condições como autismo, esquizofrenia, doença de Alzheimer e algumas formas de lesão cerebral.

O SynTrogo poderá ajudar a testar se corrigir contagens de sinapses também recupera a função. A aplicação em humanos continua distante, uma vez que este trabalho recorreu a entrega de genes em ratinhos e se concentrou em circuitos cuidadosamente selecionados.

Para já, a ferramenta parece sobretudo valiosa como instrumento experimental em doenças em que ter sinapses a mais ou a menos faz diferença.

Ao permitir remover ligações escolhidas e observar como as sobreviventes se adaptam, o SynTrogo volta a enquadrar a memória como um equilíbrio entre quantidade e qualidade.

“Abre a possibilidade de ‘edição do conectoma’ e fornece uma nova plataforma para estudar e remodelar a arquitetura física dos circuitos neuronais”, disse Lee.