Engrama

Nível molecular

A proteína quinase II dependente de cálcio e calmodulina (CaMKII) já foi tida como essa molécula. Uma vez ativada, sofre autofosforilação para permanecer neste estado por um período prolongado mesmo após a queda dos níveis de cálcio, pelo menos in vitro. No entanto, observações usando FRET comprovaram que a atividade da CaMKII diminui em até um minuto.

Nesse estado, a enzima modifica os receptores AMPA, promovendo sua inserção na membrana pós-sináptica quando elevada a sua condutividade iônica. Tal mecanismo, ao perenizar a força dessas conexões, atua como um 'interruptor molecular' que traduz estímulos elétricos transitórios em alterações estruturais permanentes.

Nível sináptico

É o substrato físico de onde as memórias são armazenadas. À medida que são formadas, as respostas sinápticas são fortalecidas ou enfraquecidas, melhorando a eficiência da transmissão de informações entre as sinapses. A plasticidade sináptica inclui fenômenos como a potenciação e a depressão de longa duração. Uma das funções do referido traço é induzir mudanças plásticas às respostas.

Nível celular

Segundo a teoria hebbiana, quando ocorre uma experiência específica, as conexões entre os neurônios ativados se fortalecem fisicamente e formam novas espinhas dendríticas. Quando uma porção desse grupo recém-formado de células nervosas é estimulada novamente, todo o grupo se torna ativo em uma reação em cadeia, trazendo a memória de volta à consciência.

Função

A neurociência reconhece a existência de muitos tipos de memória e sua posição no cérebro provavelmente dependerá do respectivo sistema que medeia a codificação dessa memória. Componentes como o cerebelo, o corpo estriado, o córtex cerebral, o hipocampo e as tonsilas são consideradas importantes para a memória. Por exemplo, acredita-se que o hipocampo esteja envolvido na memória espacial e declarativa, bem como na consolidação da memória de curto prazo para dentro da memória de longo prazo.

Estudos demonstraram que as memórias declarativas transitam entre o sistema límbico, localizado nas regiões profundas do cérebro, e as regiões corticais externas. Esses mecanismos são distintos ao cerebelo, uma estrutura mais primitiva que domina a resposta de piscar e recebe informações auditivas diretamente. O cerebelo não precisa recorrer a outras estruturas cerebrais para auxiliar na formação de algumas memórias de associação simples.

Segundo a teoria, o mesmo evento, composto por imagens, sons, ações, palavras e emoções, é codificado em diferentes áreas do cérebro, integradas via conexões sinápticas e associadas a outras informações que conferem significado à experiência.

Estudos envolvendo optogenética

Há uma correlação significativa entre a reativação optogenética de neurônios do conjunto de engramas a respostas inertes por camundongos.

Um estudo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, publicado em 2012 na revista Nature, descobriu que o comportamento baseado na cognição de alto nível, como a expressão de uma memória específica, pode ser gerado em mamíferos pela ativação física altamente específica de uma pequena subpopulação de células nervosas. Ao reativar essas células por meios físicos nestes animais, como iluminar neurônios afetados pela optogenética, uma memória de longo prazo associada ao medo foi recordada.

Outro estudo adicionou a quimiogenética para controlar a atividade interneuronal em animais que codificavam e recuperavam a memória de um contexto espacial, a fim de investigar como o cérebro determina a duração das memórias. Os resultados encontrados pelos pesquisadores definiram um papel para células inibitórias hipocampais específicas (células que expressam somatostatina) na restrição da duração da memória associada e no número de neurônios envolvidos no armazenamento de informações espaciais.

Descobriu-se em 2016 que a perda de memória nos estágios iniciais da doença de Alzheimer poderia ser revertida pelo fortalecimento de conexões celulares específicas ao engrama de memória.