Emoção, Memória e o cérebro


 

A descoberta das rotas neurais responsáveis pela formação de memórias relativas a experiências emocionais primitivas como o medo abre caminho para o tratamento de ansiedade, fobia e stress pós-traumático.

Revista Scientific American - por Joseph E. LeDoux*

Apesar de milênios de preocupação com cada faceta da emoção humana, ainda estamos longe de chegar a uma explicação rigorosa, do ponto de vista fisiológico, para esta porção de nossa experiência mental. Nos últimos tempos, os neurocientistas vêm demonstrando interesse especial pelas bases neurais de processos cognitivos como percepção e memória. Na maioria dos casos, ignoravam o papel do cérebro na emoção. No entanto, o interesse por esse misterioso terreno da mente humana ressurgiu. Catalisados pelo progresso no entendimento das bases neurais dos processos cognitivos, e por um conhecimento cada vez mais sofisticado da organização anatômica e da fisiologia do cérebro, pesquisadores começam a abordar a questão da emoção.

Uma área de pesquisa que vem apresentando resultados promissores é a investigação da relação entre memória e emoção. Muito deste trabalho envolveu estudos sobre um tipo particular de emoção - o medo - e a maneira como eventos ou estímulos específicos, através de experiências individuais de aprendizado, evoca este estado. Cientistas conseguiram determinar como o cérebro molda nosso modo de formar memórias relacionadas a este evento emocional básico porém significativo. Chamamos este processso de "memória emocional".

Descobrindo as vias neurais através das quais uma situação faz com que um indivíduo aprenda sobre o medo, esperamos elucidar os mecanismos gerais deste tipo de memória. Diversos distúrbios mentais humanos - incluindo ansiedade, fobia, stress pós-traumático e síndrome do pânico - implicam uma disfunção na capacidade de o cérebro controlar o medo, e estudos sobre as bases neurais dessa emoção podem nos auxiliar a compreender e tratar melhor esses distúrbios.

A maior parte de nosso conhecimennto sobre como o cérebro conecta memória e emoção surgiu de estudos do chamado condicionamento clássico do medo. Nesse processo, o sujeito do experimento, normalmente um rato, escuta um ruído ou vê uma luz piscante, ao mesmo tempo que leva um breve choque elétrico de pouca intensidade em suas patas. Depois de algumas dessas experiências, o rato responde automaticamente ao som ou à luz, mesmo na ausência do choque. As reações do animal são típicas daquelas vistas em qualquer situação ameaçadora: ele se imobiliza, sua pressão arterial e freqüência cardíaca aumentam, e ele apresenta reação de sobressalto. No jargão de tais experimentos, o ruído ou o flash é um estímulo condicionado, o choque nas patas é um estímulo não-condicionado, e a reação do rato é uma resposta condicionada, que consiste em mudanças comportamentais e psicológicas facilmente mensuráveis.

Esse tipo de condicionamento se dá rapidamente em ratos - na verdade, se dá com a mesma rapidez que com humanos. Uma única combinação de choque e som ou luz pode produzir o efeito condicionado. Estabelecida, a reação de medo torna-se relativamente permanente. Caso o som ou a luz seja administrado várias vezes, não acompanhado de choque elétrico, a reação do rato diminui. Tal mudança recebe o nome de extinção. Entretanto, fortes evidências sugerem que esta alteração comportamental resulte de um controle do cérebro sobre o medo, e não da eliminação da memória emocional. Uma reação de medo aparentemente extinta pode se recuperar espontaneamente, ou ser restabelecida por uma experiência estressante. De maneira similar, o stress pode causar o reaparecimento de fobias em indivíduos que tenham sido tratados com sucesso. Isso demonstra que a memória emocional subjacente à fobia encontrava-se dormente, não tendo sido eliminada pelo tratamento.

  • Medo e Memória

Diversos motivos fizeram do condicionamento ao medo um ponto de partida ideal para estudar a memória emocional. Primeiro, ele ocorre em praticamente todos os grupos animais nos quais foi estudado: drosófilas, caramujos, aves, lagartos, peixes, coelhos, ratos, macacos e seres humanos. Embora ninguém alegue que os mecanismos sejam exatamente iguais em todos esses seres, os estudos realizados até o momento sugerem que as vias sejam bastante similares nos mamíferos, e possivelmente em todos os vertebrados. Estamos, portanto, confiantes de que muitos dos resultados obtidos em animais se apliquem também aos seres humanos. Além disso, os estímulos mais comumente utilizados neste tipo de condicionamento não são vivenciados por ratos - ou seres humanos em seu cotidiano. O caráter de novidade e irrelevância de tais luzes e sons ajuda a garantir que os animais não tenham ainda desenvolvido reações emocionais fortes aos mesmos. Assim, fica patente que os pesquisadores estão realmente observando aprenndizado e memória em ação.

Ao mesmo tempo, tais estímulos não requerem processamento cognitivo cerebral complexo, permitindo estudar os mecanissmos emocionais de forma relativamente direta. Por último, os vastos conhecimentos das vias neurais envolvidas no processamento de informações acústicas e visuais servem como excelente ponto de partida para o exame das bases neurológicas evocadas por tais estímulos.

Como a maioria dos pesquisadores nesse campo, defendo que o condicionamento ao medo ocorre porque o choque modifica a maneira como os neurônios localizados em certas regiões importantes do cérebro o interpretam o estímulo sonoro. Acredita-se que os neurônios fundamentais para este processo se localizem na via neural através da qual o som induz a reação condicionada.

Dez anos atrás, foram identificados importantes componentes desse sistema. Nossos estudos iniciaram-se na Cornell University Medical College, quando meus colegas e eu formulamos uma pergunta simples: o córtex auditivo é fundamental para o condicionamento auditivo do medo?

Na via auditiva, bem como em outros sistemas sensoriais, o córtex representa o nivel hierarquicamente mais superior do processamento, sendo o ápice de um encadeamento de eventos neurais que tem inicio nos receptores sensoriais periféricos, localizados, neste caso, no ouvido. Caso lesões (ou a resseção cirúrgica) de partes do córtex auditivo interferissem no condicionamento ao medo, poderíamos concluir que esta região é realmente necessária para tal atividade. Seria ainda possível deduzir que o próximo passo na via de condicionamento seria uma via de saída do córtex auditivo. Entretanto, nossos experimentos com lesões em ratos confirmaram aquilo que já havia sido sugerido por uma série de outros estudos: que o córtex auditivo não é necessário para o aprendizado de diversos fatos relacionados a estímulos acústicos simples.

Passamos então a lesar porções auditivas do tálamo e mesencéfalo, áreas localizadas abaixo do córtex auditivo. Ambas processam sinais auditivos: o mesencéfalo fornece o estímulo principal ao tálamo; o tálamo fornece o estímulo principal ao córtex. Lesões em ambas as regiões eliminaram a suscetibilidade do rato ao condicionamento. Esta descoberta sugeria que um estímulo sonoro é transmitido através do sistema auditivo para o nível do tálamo auditivo, mas que não precisa atingir o córtex para que ocorra o condicionamennto ao medo.

Tratava-se de uma possibilidade intrigante. Sabíamos que as fibras nervosas primárias que levam os sinais do tálamo auditivo projetam-se até o córtex auditivo. Assim, David A. Ruggiero, Donald J. Reis e eu realizamos novos estudos e descobrimos que as células de algumas regiões do tálamo auditivo também projetam fibras que chegam a diversas áreas subcorticais. Seriam tais projeções neurais as conexões através das quais o estímulo induz a resposta que identificamos com o medo? Testamos esta hipótese, lesando cada uma das regiões subcorticais com as quais estas fibras se conectam. As lesões causaram efeitos em apenas uma área: a amígdala.

  • Preenchendo os Vazios

Tal observação posicionou os resultados que havíamos encontrado em um quadro já aceito do processamento emocional. Por muito tempo, a amígdala vinha sendo considerada uma região importante em diversas formas de comportamento emocional. Em 1979, Bruce S. Kapp e colegas da University of Vermont relataram que lesões no núcleo central da amígdala interferiam na resposta cardíaca condicionaada de coelhos que houvessem sido submetidos a choques associados a sons. O núcleo central conecta-se com áreas do tronco encefálico que participam do controle dos batimentos cardíacos, da respiração e da vasodilatação. O trabalho de Kapp sugere que o núcleo central seja uma parte crucial do sistema através da qual são expressas respostas condicionadas autonômicas.

De forma similar, descobrimos que lesões nesse núcleo impediam o aumento da pressão arterial em ratos e limitavam sua capacidade de imobilização na presença de um estímulo causador de medo. Demonstramos ainda que lesões de áreas conectadas ao núcleo central eliminavam uma das duas respostas. Michael Davis e seus colegas da Yale University concluíram que lesões do núcleo central, bem como lesões de uma outra área do tronco encefálico à qual se projeta o núcleo central, causavam diminuição de outra resposta condicionada: da reação de sobressalto, que ocorre quando um animal está com medo.

Estudos envolvendo diferentes espécies e formas variadas de mensuração do medo sugerem que o núcleo central seja um componente fundamental do circuito de condicionamento ao medo. Ele se conecta a várias áreas do tronco encefálico envolvidas no controle de um amplo espectro de respostas.

Apesar de nossa maior compreensão acerca desta porção da amígdala, muitos detalhes sobre a via neural envolvida permaneciam desconhecidos. Por exemplo: o som chega ao núcleo central diretamente do tálamo auditivo? Descobrimos que não. O núcleo central recebe projeções de áreas talâmicas adjacentes à porção auditiva do tálamo, porém não da área auditiva em si; uma área completamente diferennte na amígdala, o núcleo lateral, recebe estímulos do tálamo auditivo. Lesões do núcleo lateral impedem o condicionamennto ao medo.

Uma vez que essa área recebe informações diretamente do sistema sensorial, nós agora a consideramos a interface sensorial da amígdala no condicionamento ao medo. Em contraste, o núcleo central aparentemente faz interface com os sistemas que controlam as respostas.

Estas descobertas pareciam nos posicionar no limiar do mapeamento da via completa de reação a estímulos. Mas ainda não sabíamos como as informações recebidas pelo núcleo lateral chegavam ao núcleo central. Estudos anterioores indicavam que o núcleo lateral se projetava diretamente para o núcleo central, mas as conexões eram relativamente esparsas. Trabalhando com macacos, David Amaral e Asla Pitkanen, do Salk Institute for Biological Studies, em San Diego, demonstraram que o núcleo lateral estende-se diretamente a uma área adjacente, chamada de núcleo basal ou basolateral, que por sua vez se projeta para o núcleo central.

Em colaboração com Lisa Stefanacci e outros membros da equipe do Salk Institute, Claudia R. Farb e C. Genevieve Go encontraram as mesmas conexões em ratos, no meu laboratório na New York University. Demonstramos então que tais conexões formam contatos sinápticos - com comunicação direta, de neurônio para neurônio. Informações que chegam ao núcleo lateral podem influenciar o central através do basalateral. O núcleo lateral pode, ainda, influenciar o núcleo central através do basal acessório ou núcleo basal medial. Fica claro que, uma vez que um estímulo tenha sido recebido, existem várias oportunidades para que o núcleo lateral se comunique com o núcleo ma área adjacente, chamada de núcleo basal ou basolateral, que por sua vez se projeta para o núcleo central.

Em colaboração com Lisa Stefanacci e outros membros da equipe do Salk Institute, Claudia R. Farb e C. Genevieve Go encontraram as mesmas conexões em ratos, no meu laboratório na New York University. Demonstramos então que tais conexões formam contatos sinápticos - com comunicação direta, de neurônio para neurônio. Informações que chegam ao núcleo lateral podem influenciar o central através do basalateral. O núcleo lateral pode, ainda, influenciar o núcleo central através do basal acessório ou núcleo basal medial. Fica claro que, uma vez que um estímulo tenha sido recebido, existem várias oportunidades para que o núcleo lateral se comunique com o núcleo central.

O significado emocional desse estímulo é determinado pelo próprio som e pelo ambiente em que se insere. Ratos devem aprender não apenas que uma pista sonora ou visual é perigosa, mas também em quais circunstâncias isso acontece. Russell G. Phillips e eu examinamos a reação deles à câmara, ou contexto, no qual haviam sido condicionados. Descobrimos que lesões na amígdala interferiam na reação dos animais, tanto em relação ao som como à câmara. Porém, lesões no hipocampo - uma região do cérebro relacionada à memória declarativa - interferiam somente com a resposta à câmara, e não ao som. A memória declarativa envolve informações explícitas, de acesso consciente, assim como a memória espacial. Michael S. Fanselow e Jeansok J. Kim, da University of California, em Los Angeles, descobriram que lesões hipocampais produzidas após a ocorrência do condicionamento ao medo também impediam a expressão de reações ao ambiente.

  • Reações Emocionais

As descobertas eram consistentes com a visão mais universalmente aceita, de que o hipocampo tem papel importante no processamento de informações complexas, tais como detalhes sobre o ambiente espacial em que a atividade está sendo realizada. Phillips e eu ainda demonstramos que o subículo, região do hipocampo que se projeta para outras áreas do cérebro, comunica-se com o núcleo lateral da amígdala. Essa conexão sugere que informações contextuais podem adquirir significado emocional como ocorre com outros eventos - através da transmissão para o núcleo lateral.

Apesar de nossos experimentos terem identificado uma via sensorial subcortical capaz de causar o condicionamento ao medo, não descartamos a importância do córtex. A interação de mecanismos subcorticais e corticais na emoção continua a ser um tópico bastante polêmico. Alguns pesquisadores acreditam que a cognição seja um precursor vital à experiência emocional; outros acreditam que a cognição - presumivelmente uma função cortical - seja necessária para dar início à emoção, ou que o processamento emocional seja um tipo de processamento cognitivo; outros questionam a necessidade da cognição no processamento emocional.

Tornou-se aparente que o córtex auditivo está envolvido, sem ser entretanto crucial, no estabelecimento da reação ao medo, pelo menos quando da aplicação de estímulos auditivos simples. Norman M. Weinberger e colegas da University of California em Irvine demonstraram alterações fisiológicas na resposta a ruídos de neurônios do córtex auditivo, em conseqüência do condicionamento. Essa descoberta indica que o córtex está estabelecendo seu próprio registro do evento.

Experimentos realizadas por Lizabeth M. Romanski em meu laboratório determinaram que, na ausência do córtex auditivo, ratos podem aprender a reagir com medo a um único tom. Caso, porém, sejam removidas as projeções do tálamo para a amígdala, as projeções do tálamo para o córtex e daí para a amígdala são suficientes. As pesquisas de Romanski estabeleceram que o núcleo lateral pode receber estímulos tanto do tálamo quanto do córtex e complementam estudos feitos com primatas.

  • Mecanismos moleculares

Uma vez compreendido como o condicionamento ao medo é aprendido, tentamos descobrir como são estabelecidas e armazenadas as memórias emocionais em nível molecular. Farb e eu demonstramos que o aminoácido glutamato, transmissor excitatório, está presente nas células talâmicas que chegam ao núcleo lateral. Chiye J. Aoki e eu demonstramos que o glutamato também está presente em sinapses no núcleo lateral. A transmissão do glutamato está envolvida na formação da memória - parecíamos estar no caminho certo.

O glutamato foi observado em um processo chamado de potenciação de longo prazo (long-term potentiation, ou LTP), que surgiu como um modelo para a criação de memórias. Este processo, mais freqüentemente estudado no hipocampo, envolve uma variação na eficácia da transmissão sináptica ao longo de uma via neural - em outras palavras, os sinais viajam de forma mais fácil por esta via quando a LTP já tiver ocorrido. O mecanismo aparentemente diz respeito à transmissão de glutamato e a uma classe de receptores de aminoácidos excitatórios pós-sinápticos, conhecidos como NMDA (N-metil-D-aspartato).

Diversos estudos localizaram a LTP na via do condicionamento ao medo. Marie-Christine Clugnet e eu notamos que a LTP pode ser induzida na via tálamona. Thomas H. Brown e Paul Chapman, com colegas em Yale, descobriram a LTP em uma projeção cortical para a amígdala. Outros pesquisadores, incluindo Davis e Fanselow, conseguiram bloquear o condicionamento ao medo ao bloquear os receptores NMDA na amigdala. Michael T. Rogan, em meu laboratório, descobriu que o processamento de sons pela via tálamo-amigdaliana é amplificado após a indução da LTP. O fato de que a LTP pode ser demonstrada em uma via de condicionamento fornece novas esperanças para a compreensão de como está relacionada à memória emocional.

Estudos realizados por Fabio Bordi, também em meu laboratório, sugeriram o que ocorre nos neurônios do núcleo lateral durante o aprendizado. Bordi monitorou o estado elétrico de neurônios individuais nesta área de um rato, enquanto este escutava um som e recebia um choque. Ele e Romanski descobriram que, essencialmente, todas as células que reagiam aos estímulos auditivos também reagiam ao

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