Plasticidade Neuronal Neurofisiologia da Memória e da Aprendizagem

Transcrição

1 Plasticidade Neuronal Neurofisiologia da Memória e da Aprendizagem Prof. Dr. Alexis F. Welker Versão

2 PlasticidadeNeuronal Porquealgunstêmmaisde certashabilidadesdo queoutros? Neurônioacionadoliberafatoresde crescimentoneuronal promovedoresde conexões O casodo estudodos gatoscegosde um olho Carlson Hosokawa T, Rusakov DA, Bliss TV, Fine A. Repeated confocal imaging of individual dendritic spines in the living hippocampal slice: evidence for changes in length and orientation associated with chemically induced LTP. J Neurosci Aug;15(8):

3 Evidênciasde plasticidadenainfância Exemplodo olhode gato Bebês com catarata não tratados Plasticidadeneuronal Conexões entre neurônios são formadas de acordo com os estímulos Falta de estímulo axônios se desintegram e o neurônio desaparece REFLEXÃO: Como nossas crianças são criadas? Quais são os estímulos maisconstantes, leiturae atividadefísica? Ou fast-food, consumismoe danças sensuais? Ofertar Cafeteria diet atrapalha ou impede a boa alimentação 3

4 PlasticidadeNeuronal Fatores de crescimento neuronal e períodos críticos de plasticidade 4 Adaptado de Hensch (2005)

5 Evidênciasde plasticidadenainfância Crianças do ensino básico (4 11 anos) Adultos (44-51 anos) mantém a maior parte da personalidade aos ~sete anos de idade P < significa que a probabilidade de uma criança impulsiva se tornar um adulto que não fala em voz alta é menor do que 1 em 1000 crianças 5

6 Evidênciasde plasticidadenainfância Idade do início do tabagismo e intensidade do vício After adjusting for significant confounders, the odds ratio for not quitting smoking was 2.1 (95% CI: 1.4, 3.0) for those who started smoking before age 16 as compared to those who started after age 19. The odds ratio for not quitting smoking was significantly increased for men who were not married or with low education andblackmen. Teoricamente, tudo que altera atividade neuronal na infância tende a causar efeitos mais permanentes Heroína, cocaína, alimentos muito saborosos ( Dieta de Cafeteria ) OR: "odds ratio ; razão da probabilidade de ocorrência Campanhas Khuder SA, Dayal HH, Mutgi AB. Age at smoking onset and its effect on smoking cessation. Addict Behav Sep-Oct;24(5):

7 Evidênciasde plasticidadenainfância Idade do início do fumo de maconha Meier MH, Caspi A, Ambler A, Harrington H, Houts R, Keefe RS, McDonald K, Ward A, Poulton R, Moffitt TE. Persistent cannabis users show neuropsychological decline from childhood to midlife. Proc Natl Acad Sci U S A Oct 2;109(40):E Impact Factor 2014: 9.7

8 Evidênciasde plasticidadenainfância Idade do início do fumo de maconha Informações/afirmações falsas Estudo acompanhou voluntários por 25 anos [...] Um dos estudos mais impactantes e recentes sobre os males da maconha foi conduzido por treze reputadas instituições de pesquisa, entre elas as universidade Duke, nos Estados Unidos, e de Otago, na Nova Zelândia. Os pesquisadores acompanharam voluntários durante 25 anos. Eles começaram a ser estudados aos 13 anos de idade. Um grupo era composto de fumantes regulares de maconha. Os integrantes do outro grupo não fumavam. Quando os grupos foram comparados, ficou evidente o dano à saúde dos adolescentes usuários de maconha que mantiveram o hábito até a idade adulta. Os fumantes tiveram uma queda significativa no desempenho intelectual. Na média, os consumidores crônicos de maconha ficavam 8 pontos abaixo dos não fumantes nos testes de Q.I. Os usuários de maconha saíram-se mal também nos testes de memória, concentração e raciocínio rápido. Os resultados mostram que é falaciosa a tese de que fumar maconha com frequência não compromete a cognição. Meier MH, Caspi A, Ambler A, Harrington H, Houts R, Keefe RS, McDonald K, Ward A, Poulton R, Moffitt TE. Persistent cannabis users show neuropsychological decline from childhood to midlife. Proc Natl Acad Sci U S A Oct 2;109(40):E Impact Factor 2014: 9.7

9 Evidênciasde plasticidadenainfância Caso da prova ABC -fim do ciclo de alfabetização, três primeiros anos do Ensino Fundamental 9

10 Pré-escolaboa determinaa sociedade? Escandinavos 10

11 Pré-escolaboa determinaa sociedade? Escandinavos 11

12 Pré-escolaboa determinaa sociedade? Escandinavos 12

13 Memória Curta Segundos ex. número de telefone Mecanismos -Potenciais de ação repetitivos de neurônios envolvidos -Variação na sensibilidade das terminações nervosas por ação de neurotransmissores facilitadores -Aumento da resposta do neurônio (maior acúmulo de cálcio e liberação mais duradoura de neurotransmissores) 13

14 Memória Intermediária Minutos a semanas Mecanismos -Alterações químicas e/ou físicas - Clássicos experimentos com o molusco Aplysia californica Seus grandes neurônios facilitavam os estudos Descobertas mostraram que os mecanismos de aprendizagem são conservados entre todos os animais Ainda são usados caramujos como modelos de estudo (ex.: metabolismo de radicais livres) Welker 14

15 Quantidade de informações Sua coluna está ereta? Seu pé está confortável ou apertado? Você está ouvindo a sua respiração? Você se lembra dos odores que sentiu hoje? Qual é a cor da parede da lanchonete? Quantos MegaBytes são necessários para armazenar um filme com áudio? Podemos armazenar todas as informações que chegam? O que fica? 15

16 Quantidade de informações O cérebro ignora mais de 99% das informações e armazena menos de 1% Informações irrelevantes inibição de transmissões sinápticas Informações relevantes com consequências importantes facilitação memória Saber as consequências exige experiência, atividade nervosa antecedente Como o cérebro consegue diferenciar quais informações são relevantes ou não? Dor e Prazer Emoções (Sistema Límbico) 16

17 Experimentos com molusco Aplysia Kandel Nobel de Fisiologia/Medicina Habituação Repetição de estímulo sensorial causa enfraquecimento da transmissão Mecanismo: fechamento progressivo de canais de cálcio

18 Sensibilização 18

19 Sensibilização promovida por emoções Terminação do neurônio sensorial torna-se mais intensa e duradoura Aumento da liberação de neurotransmissores Associação a um estímulo com conseqüência importante, como a dor Mecanismo: neurônios ligados aos estímulos importantes, facilitadores, fazem sinapse com a terminação sensorial liberando serotonina e resultando em fechamento dos canais de potássio e acionamento mais intenso e longo Guyton Atenção consiste em sensibilização ou facilitação das respostas perceptuais (Lent) 19

20 Memória de Longo Prazo Anos Mecanismos alterações químicas e ESTRUTURAIS - Experimento de bloqueio da síntese de proteínas no neurônio pré-sináptico Resultado: processo de memória prejudicado Conclusões: é necessário que haja uma mudança na composição de proteínas do neurônio para que haja uma facilitação das transmissões nervosas de longo prazo -Aumento do número de locais na membrana de liberação de neurotransmissores - Aumento do número de vesículas -Aumento do número das terminações pré-sinápticas -Aumento do tamanho das terminações pré-sinápticas 20

21 Aprendizageme Memória Repetição Ativação repetida da memória curta Repetição mental Informações que chamam a atenção A pessoa com fadiga mental tem maior dificuldade de memorizar do que aquela bem desperta Reflita: fatos importantes ocupam seus pensamentos (mesmo quando você não quer)? Ansiolíticos causam amnésia anterógrada (amígdala) Experiências prévias Novas informações são comparadas com as já existentes São armazenadas baseando-se nas semelhanças Por que fazemos Química Orgânica 1 e 2 antes de estudar Reações Orgânicas? Por que temos tantos jovens desinteressados no estudo? Estudantes com boa base compreendem melhor a importância de se estudar, fazem comparações, sentem prazer. Que estruturas estão envolvidas? 21

22 Estruturasprincipais Hipocampo Lent 22

23 Atividade neuronal Eletrôdos implantados em diferentes regiões/neurônios Eletrôdo numa região Ativado em vários momentos Eletrôdo noutra região Ativado no momento-chave Lent Wilson, MA; McNaughton, BL. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science, v. 261, n. 5124, p ,

24 Hipocampo Neter 24

25 Hipocampo 25 Figura de Köpf-Maier (2000)

26 Estruturas Áreas de punição Amígdala ansiedade, medo Áreas de recompensa Córtex frontal - prazer 26 Lent

27 Estruturasprincipais Hipocampo e caso do paciente HM (lesão no lobo temporal) Lesões-incapacidadede armazenar novas informações por longo prazo Lesões diminuem aprendizagem Lesões- amnesia anterógrada Lent 27

28 Evocaçãode memóriade longoprazo Tálamo ajuda na procura/lembrança de memórias do passado Tálamo - lesões causam amnésia retrógrada Lent 28

29 Atividade cerebral tronco encefálico O grau de atividade cerebral é controlado pelo tronco encefálico Sua inativação leva ao coma Envio de sinais excitatórios para o tálamo (dor) Feedback alta atividade cerebral Aumento de atenção Para consolidar a memória, é importante que o indivíduo esteja bem desperto, que tenha uma atividade cerebral maior relacionada às correspondentes informações, ou seja, que procure associá-las a conseqüências importantes, e que realize a repetição mental. Guyton 29