A Memória de curto Prazo e o Humano Hipocampo

Todos os cursos de graduação em psicologia aluno é ensinado que a memória de curto prazo, a capacidade para armazenar temporariamente em mente informações do passado imediato (por exemplo, um número de telefone) envolve diferentes processos psicológicos e substratos neurais da memória de longo prazo (por exemplo, lembrar-se do que aconteceu ontem). Este relato dicotômico da memória baseia-se em evidências de dissociações neuropsicológicas como as demonstradas por pacientes com danos no lobo temporal medial (MTL), que até agora têm sido considerados como apresentando memória de longo prazo deficiente, mas memória normal de curto prazo (Squire, 1992). Nos últimos anos, no entanto, este ponto de vista tem enfrentado desafios, dado o acúmulo de evidências sugerindo que a memória de curto prazo e memória de longo prazo, ao invés de ser qualitativamente diferente, na verdade pode compartilhar semelhante subjacentes mecanismos neurais (para revisão, ver Jonides et al., 2008).

uma observação recente fundamental é que os doentes com danos ao MTL têm um desempenho deficiente não só em tarefas de memória a longo prazo, mas também em tarefas de memória a curto prazo que envolvem recordar novas informações através de breves intervalos. Enquanto o córtex perirhinal parece suportar memória de curto prazo para novas informações de objetos (Brown e Aggleton, 2001), evidências neuropsicológicas sugerem que o hipocampo é crítico quando informações associativas estão envolvidas (para revisão, veja Jonides et al., 2008), em linha com sua função proposta como um aglutinante relacional em memória de longo prazo (Cohen e Eichenbaum, 1993). Por exemplo, em um estudo recente, pacientes com amnésia hipocampa foram prejudicados ao lembrar a localização de novos objetos, mesmo através de um atraso de alguns segundos (Jonides et al., 2008).

sabemos a partir de evidências neuropsicológicas, portanto, que o hipocampo é fundamental para a memória de curto prazo para a informação associativa. O que não está claro dos dados neuropsicológicos, no entanto, é como o hipocampo suporta esta função. Hannula e Ranganath (2008) use imagens de ressonância magnética funcional (fMRI) para resolver esta importante questão se por caracterizar a atividade do cérebro durante cada fase de um curto prazo, memória associativa tarefa e relacionando essa atividade neural para comportamentais de desempenho. Enquanto uma abordagem posterior da memória tem sido amplamente utilizada para estudar memória de reconhecimento de longo prazo, isso não tem sido possível em experimentos anteriores de memória de curto prazo devido ao desempenho quase-teto geralmente alcançado por sujeitos. Para contornar este problema, os autores escolheram uma tarefa relativamente difícil para garantir que um número suficiente de ensaios corretos e incorretos seriam gerados.

the paradigm used shares similarities with a task known to be hippocampal-dependent based on previous neuropsychological data (Hartley et al., 2007). Durante a fase de amostra de cada teste, os sujeitos viram uma cena nova consistindo de quatro objetos (de um conjunto de nove objetos), cada um em um dos nove locais possíveis em uma grade 3×3 . Para incentivar o uso de uma estratégia alocêntrica (ou world-centered) mediada hippocampalmente, ao invés de uma estratégia egocêntrica (ou espectadora) que se pensa contar com córtices parietais e pré-frontais, os sujeitos foram convidados a formar uma imagem mental da cena girada 90° à direita do ponto de vista original. Eles foram então obrigados a manter a representação rotativa durante a fase de atraso de 11 s que se seguiu, em antecipação ao estímulo de teste. Durante a fase de teste, a memória dos sujeitos para as posições dos objetos foi avaliada. Isto foi feito pedindo-lhes para classificar, por botão pressionado, o estímulo de teste de acordo com se constituiu (1) uma “correspondência” (ou seja, a cena original rodou 90°); (2) “posição de desfasamento” (ou seja, um objeto ocupou um novo local); (3) “troca de correspondência” (ou seja, dois objetos tinham trocado locais). O desempenho em todas as condições foi significativamente maior do que um nível de chance de 33% de respostas corretas: 78, 65, e 60% em match, mismatch-position e, dismatch-swap displays, respectivamente.

os autores realizaram pela primeira vez uma análise de memória subsequente, contrastando ensaios corretos com ensaios incorretos. Isso revelou que a atividade hipocampa durante a fase de amostra previu julgamentos de reconhecimento bem sucedidos na fase de teste . Esta descoberta exclui uma explicação problemática de outra forma de que uma maior atividade neural durante a fase da amostra prevê o sucesso subsequente não através da codificação de informações associativas de localização de objetos, mas sim os objetos (por exemplo, tambores, birdbath). De fato, uma correlação de memória subseqüente foi observada no córtex periirhinal seletivamente durante a fase de amostra, de acordo com propostas de que esta região neural é crítica para a codificação de informações específicas de item.Curiosamente, não houve diferenças significativas na atividade hipocampa em função da exatidão durante o período de atraso. Embora seja aconselhável ter cuidado na interpretação de tal achado nulo, este resultado sugere que o disparo neural persistente no hipocampo não ocorre durante o período de atraso de tarefas de memória de curto prazo, como se pensa ocorrer no córtex entorhinal. Uma possibilidade é que o hipocampo suporte memória de curto prazo para informação associativa através de alterações transitórias na eficácia sináptica, em vez de manutenção ativa (Jonides et al., 2008). Alternativamente, a manutenção ativa pode ocorrer, mas por um mecanismo diferente não detectável por fMRI (por exemplo, envolvendo oscilações teta/gama).

estes resultados sugerem que o hipocampo desempenha um papel importante na codificação e recuperação, mas talvez não na manutenção activa, de novas informações associativas na memória de curto prazo. Mas como é que o hipocampo calcula a novidade, ou, inversamente, a familiaridade, do estímulo de teste de tal forma que um julgamento de reconhecimento correto pode ser feito? Uma proposta teórica influente é que o hipocampo atua como um comparador (ou detector match-mismatch), identificando discrepâncias entre previsões anteriores baseadas na experiência passada e entradas sensoriais atuais (Norman e O’Reilly, 2003) (para revisão, veja Kumaran e Maguire, 2007). Uma estratégia para avaliar a validade desta hipótese é caracterizar como a atividade hipocampa varia em função da novidade ou familiaridade do estímulo de teste. Evidências empíricas consistentes com as previsões decorrentes de um comparador modelo foi fornecida por um estudo recente usando esta abordagem (- Kumaran e Maguire, 2006), com o hipocampo atividade observado especificamente em condições de corresponder-incompatibilidade, e não em resposta a mera presença de novidade por si só.

Hannula e Ranganath (2008) adotaram uma abordagem semelhante para investigar a natureza do hipocampo novidade/familiaridade sinais, incluindo três tipos de testes, que variavam de acordo com a sua semelhança com o exemplo de estímulo. Os autores usaram uma análise de região de interesse para demonstrar que a ativação hipocampa durante os ensaios corretos foi maior em relação aos displays de correspondência (em comparação com os displays de posição de desajustamento e desajustamento-swap). Curiosamente, quando a novidade/familiaridade associativa informação é incidental para a tarefa em questão (por exemplo, os indivíduos não são obrigados a fazer o reconhecimento explícito de memória sentenças), qualitativamente diferente padrão de resultados foi observado com o hipocampo ativação máxima sob condições de incompatibilidade, em vez de correspondência (- Kumaran e Maguire, 2006). Antes de recorrer a explicações “interessantes” para esta discrepância, vale a pena considerar a influência do desempenho superior dos indivíduos durante os ecrãs de correspondência (comparar os displays de desajustamento) nos dados neurais observados. Embora os autores tenham cuidadosamente considerado e descontado tal efeito, sem dados de classificação de confiança, é difícil excluir totalmente a possibilidade de que os sujeitos possam ter sido mais confiantes em fazer (correto) correspondência, em oposição a desajustamentos, julgamentos.

dito isto, a explicação mais provável para os achados observados é que a amplitude das respostas hipocampos a entradas sensoriais novas (ou familiares) depende da tarefa específica a ser realizada. Como tal, os achados observados por Hannula e Ranganath (2008) assemelham-se ao fenômeno bem conhecido de “realce de fósforos” observado no córtex inferotemporal/perirhinal do macaco em relação à chegada de um estímulo alvo antecipado que corresponde ao estímulo atual que está sendo mantido em mente (Miller e Desimone, 1994) . Em contraste, durante a detecção automática de novidade dentro do ambiente, o aumento da atividade neural no hipocampo pode refletir a assinatura relativamente “pura” de um mecanismo comparador, livre de modulação por influências de cima para baixo (Kumaran e Maguire, 2006). Uma importante via para o trabalho futuro, portanto, será explorar a importância das interações recíprocas entre o hipocampo e os vértices pré-frontais que variam de acordo com os requisitos de tarefa específica (ex., tarefa de memória de reconhecimento explícito) e, portanto, determinar a amplitude dos sinais observados de novidade hippocampal (ou familiaridade).

para resumir, o estudo de Hannula e Ranganath (2008) complementa bem os dados neuropsicológicos existentes sobre a importância do hipocampo para a memória associativa de curto prazo. Além disso, a evidência fornecida proporciona novas percepções sobre a natureza da contribuição hipocampa para a memória de curto prazo, sugerindo que participa principalmente na codificação e recuperação, mas talvez não na manutenção ativa da informação associativa. Uma direção importante para futuras pesquisas será desenvolver e testar empiricamente modelos computacionais formais de memória de reconhecimento e processamento automático de novidade usando fMRI. Idealmente, estes modelos devem incluir componentes MTL, bem como interações modulatórias específicas de tarefas com regiões mais altas (por exemplo, córtex pré-frontal). Desta forma, pode ser possível alcançar uma compreensão precisa de como a novidade e familiaridade são computadas no MTL e como esses sinais são usados por outras regiões do cérebro para realizar julgamentos de memória de reconhecimento bem sucedidos e para detectar automaticamente a novidade dentro do nosso ambiente sensorial.