2/07/2016

Nova estimativa Aumenta a capacidade de memória do cérebro humano em até 10 vezes


Capacidade de memória de armazenamento do cérebro humano é uma ordem de magnitude maior do que se pensava, os pesquisadores do Instituto Salk para Estudos Biológicos informou na semana passada. Os resultados, recentemente detalhados no eLife, são importantes não só para o que eles dizem sobre o espaço de armazenamento, mas mais importante, porque eles deslocar-nos em direção a um melhor entendimento de como, exatamente, a informação é codificada em nossos cérebros.

A questão de quanta informação nosso cérebro pode segurar é um longa data. Sabemos que o cérebro humano é composto de cerca de 100 bilhões de neurônios, e que cada um faz 1.000 ou mais conexões com outros neurônios, adicionando-se a alguns 100 trilhões em total. Sabemos também que os pontos fortes destas conexões, ou sinapses, são regulados pela experiência. Quando dois neurônios em ambos os lados de uma sinapse são ativados simultaneamente, que a sinapse torna-se mais robusta; a espinha dendrítica (a antena no neurónio receptor) também se torna maior para suportar o aumento da intensidade do sinal. Essas mudanças na força e tamanho são para ser os correlatos moleculares da memória. Os tamanhos das antenas são diferentes, são muitas vezes comparados com pedaços de código de computador, em vez de apenas 1s e 0s que podem assumir um intervalo de valores. Até as últimas semanas os cientistas não tinha ideia de quantos valores, exatamente. Com base em medições, haviam identificado apenas três: pequeno, médio e de grande porte.

Mas uma observação curiosa levou a equipe Salk para refinar essas medidas. No decurso da reconstrução de um hipocampo de ratos, uma área do cérebro dos mamíferos envolvida no armazenamento de memória, eles notaram alguns neurônios que formam duas ligações uns com os outros: o axônio (ou cabo de envio) de um neurônio se conecta com duas espinhas dendríticas (ou antenas de recepção) no mesmo neurônio vizinho, sugerindo que as mensagens duplicadas foram sendo passados ​​do emissor ao receptor. Porque ambos os dendritos estavam a receber informações idênticas, os investigadores suspeita que seria semelhante em tamanho e força. Mas eles também perceberam que, se houvesse diferenças significativas entre os dois, que poderia apontar para uma nova camada de complexidade. Se as espinhas eram de uma forma ou tamanho diferente, eles fundamentais, a mensagem que passou ao longo também seria um pouco diferente, mesmo que essa mensagem foi proveniente do mesmo axônio.

Então eles decidiram medir os pares de sinapses. E com certeza, eles encontraram uma diferença de tamanho 8% entre espinhas dendríticas conectados à mesma axônio de um neurônio sinalizador. Essa diferença pode parecer pequena, mas quando conectado o valor em seus algoritmos, eles calcularam um total de 26 tamanhos exclusivos da sinapse. Um maior número de tamanhos de sinapses significa maior capacidade de armazenagem de informação, que neste caso traduzidos para um 10 vezes maior de capacidade de armazenamento no hipocampo, como um todo do que o modelo de três tamanho anterior tinha indicado. "É uma ordem de magnitude, mais as capacidade do que nós sabíamos que estava lá", diz Tom Bartol, um cientista da equipe do Instituto Salk e principal autor do estudo.

Mas, se a nossa capacidade de memória é tão grande, por que esquecer as coisas?


Porque a capacidade não é realmente o problema, diz Paul Reber, pesquisador da memória na Northwestern University que não esteve envolvido no estudo, "Qualquer análise do número de neurônios vai levar a uma sensação de enorme capacidade do cérebro humano. Mas isso não importa, porque o nosso processo de armazenamento é mais lenta do que a nossa experiência do mundo. Imagine um iPod com capacidade de armazenamento infinito. Mesmo que você pode armazenar todas as músicas já escrita, você ainda tem que comprar e carregar tudo o que a música é, e, em seguida, puxe músicas individuais quando você quiser reproduzi-los"

Reber diz que é quase impossível de quantificar a quantidade de informação no cérebro humano, em parte porque consiste de muito mais informações do que nós somos conscientes: não somente os fatos e rostos e habilidades mensuráveis, mas as funções básicas como forma de falar e se mover mais ordem e superiores, como forma de sentir e expressar emoções. "Levamos em muito mais informação do mundo do que 'o que eu me lembro de ontem?'", Diz Reber. "E nós ainda não sabemos realmente como ampliar a força sináptica para mapear esses processos complexos."

O estudo Salk nos traz um pouco mais, porém. "Eles fizeram uma reconstrução incrível", diz Reber. "E acrescenta significativamente para a nossa compreensão não só a capacidade de memória, mas mais importante de como complexo de armazenamento de memória realmente é." As descobertas podem eventualmente pavimentar o caminho para todos os tipos de avanços: mais computadores com eficiência energética que imitam os dados do cérebro humano, estratégias de transmissão, por exemplo, ou uma melhor compreensão de doenças cerebrais que envolvem sinapses disfuncionais.

Mas os primeiros cientistas terão de ver se os padrões encontrados no hipocampo segure por outras regiões do cérebro. A equipe de Bartol já está trabalhando para responder a esta pergunta. Eles esperam para mapear os produtos químicos, que passam de um neurônio para outro, que têm uma capacidade ainda maior do que as sinapses variáveis ​​para armazenar e transmitir informações. Tanto quanto uma medição precisa da capacidade do cérebro inteiro, "ainda estamos muito longe", diz Bartol. "O cérebro ainda mantém muitos, muitos mais mistérios para nós descobrirmos."

[ Jeneen Interlandi - Scientific American ]


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