Mecanismos Neuronais da Memória Episódica Humana

A rápida formação de novas memórias e a recordação de memórias antigas para informar as decisões é essencial para a cognição humana, mas os mecanismos neurais subjacentes permanecem pouco compreendidos. O objetivo de longo prazo desta pesquisa é uma compreensão em nível de circuito da memória humana para permitir o desenvolvimento de novos tratamentos para os efeitos devastadores dos distúrbios de memória. Os experimentos do estudo utilizam a rara oportunidade de registrar in vivo de neurônios individuais humanos simultaneamente em várias áreas do cérebro em pacientes submetidos a tratamento para epilepsia resistente a medicamentos. O objetivo geral é continuar e expandir uma equipe multi-institucional (Cedars Sinai/Caltech, Johns Hopkins, U Toronto, Children's/Harvard, UC Denver, UCSB), integrada e multidisciplinar. Juntos, os pesquisadores têm experiência e volume de pacientes para testar as principais previsões no substrato neural da memória humana. O estudo utilizará uma combinação de (i) gravações in vivo em humanos acordados avaliando a força da memória por meio de classificações de confiança, (ii) estimulação elétrica focal para testar a causalidade e (iii) análise e modelagem computacional.

Essas técnicas serão aplicadas para investigar três hipóteses abrangentes sobre os mecanismos da memória episódica. Primeiro, determinar o papel da atividade neuronal persistente na tradução de memórias de trabalho em memórias declarativas de longo prazo (objetivo 1). Em segundo lugar, determinar como as memórias declarativas são traduzidas em decisões (objetivo 2). Em terceiro lugar, investigar como a segmentação de eventos, a ligação temporal e a reintegração durante a experiência estendida temporalmente facilitam a memória episódica.

Os resultados esperados deste trabalho são uma caracterização inédita de como as memórias episódicas são formadas, recuperadas e usadas para decisões, e como as experiências estendidas no tempo são segmentadas para formar episódios distintos, mas vinculados. Este trabalho é significativo porque vai além de uma "lista de peças" de neurônios e áreas cerebrais, testando hipóteses baseadas em circuitos, registrando simultaneamente neurônios únicos de várias áreas corticais frontais e subcorticais do lobo temporal em humanos que estão formando, declarando e descrevendo suas memórias . O trabalho proposto é extraordinariamente inovador porque combina gravações de um único neurônio em múltiplas áreas em humanos comportados, desenvolve novos métodos para localização não invasiva de eletrodos implantados e estimulação elétrica e testa diretamente previsões teóricas de longa data sobre o papel do acúmulo de evidências na memória recuperação.

Uma segunda inovação significativa é a equipe de estudo, que combina o volume de pacientes e a experiência de vários grandes centros para utilizar ao máximo as raras oportunidades neurocirúrgicas disponíveis para estudar diretamente o sistema nervoso humano. Esta abordagem inovadora permite a investigação de mecanismos de nível de circuito da memória humana que não podem ser estudados de forma não invasiva em humanos nem em modelos animais. Esta combinação multidisciplinar integrada de fisiologia, comportamento e modelagem de um único neurônio humano in vivo contribuirá significativamente para a compreensão dos circuitos e padrões de atividade neural que dão origem à memória humana, que é um objetivo central da neurociência humana em geral e a iniciativa BRAIN em particular.