Uma introdução ao aprendizado e à memória

A aprendizagem e a memória são duas funções cognitivas intimamente relacionadas que são fundamentais para nossa capacidade de interagir com o mundo de forma significativa. Aprender é o processo de aquisição de novas informações sobre o mundo. Memória é a retenção ou armazenamento de tais informações, como uma série de números.

Este vídeo apresenta um breve esboço de conceitos em aprendizagem e memória, introduz as principais perguntas feitas pelos cientistas neste campo, descreve alguns métodos proeminentes e finalmente discute experimentos reais nesses campos.

Vamos começar explorando alguns dos conceitos que distinguem diferentes tipos de aprendizado e memória.

Pesquisas mostraram que a aprendizagem pode ser dividida em duas classes principais. Em primeiro lugar, há o aprendizado não associativo, onde as propriedades sobre um estímulo são aprendidas através de exposições únicas ou repetidas. Esse tipo de aprendizado geralmente toma uma das duas formas.

A primeira forma, habituação, é quando uma resposta a um estímulo é diminuída ou diminuída após repetidas apresentações. Neste exemplo, o mouse exibe uma resposta reduzida a um ruído alto depois de ouvi-lo muitas vezes.

A segunda forma, chamada sensibilização, é o aumento da resposta a uma grande variedade de estímulos após um estímulo intenso ou nocivo. Neste exemplo, o mouse também é exposto a um som alto e nocivo, e continua a se assustar em resposta a sons suaves e mais agradáveis. Aprendeu a reagir como se todos os sons fossem desagradáveis.

A segunda classe principal de aprendizagem é a aprendizagem associativa, durante a qual se estabelece a associação entre dois estímulos, ou um comportamento e um estímulo.

A primeira forma, condicionamento operístico, usa reforço e punição para alterar a associação estímulo-comportamento. Neste exemplo, um pombo aprendeu a bicar uma caixa para a direita sempre que o estímulo verde é mostrado para uma recompensa alimentar. Em outras palavras, o comportamento correto de bicada é positivamente reforçado.

A segunda forma, condicionamento clássico ou condicionamento "Pavlovian", é quando um estímulo neutro, como um som, é emparelhado com um estímulo intenso, como um choque, para produzir um comportamento estereotipado. Neste exemplo, o mouse aprende a associar o estímulo neutro, um ruído alto, com o intenso estímulo de choque, que faz o mouse saltar.

Após o condicionamento, o rato responde apenas ao estímulo do tom neutro, parando o movimento, ou congelando, em antecipação de um choque. Neste gráfico, a linha preta ilustra que os ratos condicionados com a combinação de choque de tom congelam mais quando mais tarde expostos apenas ao tom do que ratos que só ouviram o tom.

Pesquisas sobre memória também mostraram que ela pode ser dividida em dois tipos principais. A curta duração, ou memória de trabalho, funciona como uma almofada de arranhão onde as informações, como aprender uma sequência de números, são mantidas tempo suficiente para realizar uma tarefa como recitar os números e depois descartadas.

Memória de longo prazo é para armazenar informações por dias, semanas ou até mesmo uma vida inteira. Um subtipo de memória de longo prazo é a memória explícita ou declarativa. Essas memórias são lembranças conscientes que podem ser memórias episódicas de eventos específicos, como uma festa, ou memórias semânticas de conhecimentos específicos sobre um assunto que você aprendeu.

O segundo subtipo é implícito ou memórias processuais que são inconscientemente expressas. Um exemplo seria a memória motora de um movimento difícil, como o equilíbrio em um feixe de equilíbrio.

Agora que revisamos alguns dos conceitos em aprendizagem e memória, vamos examinar algumas das principais perguntas científicas feitas por cientistas comportamentais.

Alguns cientistas estão interessados em como o aprendizado e a memória são afetados pelo ambiente. Os cientistas podem perguntar como as emoções influenciam o aprendizado e o desempenho da memória. Imagens emocionais têm sido mostradas para serem lembradas melhor do que imagens neutras. Os cientistas também podem perguntar se dormir ajuda a lembrar. Neste estudo, os participantes que dormiram após o treino foram melhores em lembrar do que aqueles que não dormiram, como mostra a diferença entre as linhas vermelha e cinza.

Outros pesquisadores estão interessados em determinar os mecanismos funcionais e moleculares de aprendizagem e memória. Eles podem perguntar quais regiões cerebrais estão ativas, mostradas em amarelo, durante tarefas específicas de aprendizagem e memória, e qual é a relação entre as regiões.

Alguns pesquisadores estudam o aprendizado e a memória em outros animais, como roedores, pássaros e moscas. Ao estudar animais, a percepção é adquirida sobre os processos fisiológicos, como a atividade neuronal, e o envolvimento específico de moléculas que regem a aprendizagem e a formação da memória em humanos.

Uma questão importante na pesquisa de aprendizagem e memória é descobrir as mudanças que ocorrem à medida que envelhecemos. É sabido que o desempenho da memória e a retenção diminuem com a idade. Por essa razão, os cientistas estão trabalhando ativamente para descobrir maneiras de diminuir os efeitos do envelhecimento na aprendizagem e na memória.

Agora que você tem uma noção de algumas das principais perguntas sobre aprendizado e memória, vamos olhar para alguns dos métodos proeminentes que são usados por cientistas comportamentais.

Há muitos testes comportamentais usados para investigar o aprendizado e a memória em humanos e roedores. Um teste popular usado para estudar o condicionamento clássico é o condicionamento do medo, onde, no exemplo mostrado aqui, um rato aprende a associar um som com um choque no pé.

Labirintos, seja na água ou em trilhas, são usados extensivamente para estudar condicionamento operante e memória espacial. Aqui um rato aprendeu a se mover para o local apropriado no labirinto, dependendo da deixa.

A memória de curto prazo, ou memória de trabalho, pode ser avaliada usando o que é chamado de tarefa N-back, onde o sujeito indica se a imagem atual apareceu ou não n-imagens anteriormente. Quanto mais imagens entre repetições, mais difícil é lembrar.

Os cientistas comportamentais também estão interessados nos mecanismos cerebrais que permitem o aprendizado e a memória.

Hoje existe uma variedade de métodos não invasivos para investigar as correlações neurais. A ressonância magnética funcional, ou ressonância magnética, rastreia os níveis de oxigênio no sangue como um proxy para a atividade cerebral. A magnetoencefalografia, ou MEG, mapeia a atividade cerebral registrando alterações nos campos magnéticos produzidos pela atividade elétrica no cérebro.

Outro método usado por cientistas comportamentais para avaliar a atividade cerebral durante as tarefas de aprendizagem e memória é a eletroencefalografia, ou EEG, que usa eletrodos no crânio para monitorar a atividade elétrica em todo o cérebro.

Agora que você tem uma noção dos métodos proeminentes usados para estudar aprendizado e memória, vamos olhar para alguns experimentos reais.

Uma área de investigação é descobrir os efeitos e possíveis tratamentos do envelhecimento na aprendizagem e na memória. Para esta investigação, alguns cientistas usam uma tarefa de aprendizagem de rotas em um labirinto com ratos de idades variadas. O tempo e as rotas tomadas para completar o labirinto são registrados. Os resultados mostram que os ratos mais velhos, representados pela barra preta, levaram quase o dobro de dias para aprender a rota correta através do labirinto do que os ratos mais jovens.

Uma segunda área de exploração é ver se memórias, especialmente memórias traumáticas, podem ser manipuladas ou apagadas depois de formadas. Uma abordagem é investigar se há períodos críticos de tempo após um evento em que a memória pode ser diminuída ou apagada. Neste estudo, os sujeitos aprendem a associar um quadrado colorido específico com um leve choque nos dedos no que é chamado de condicionamento do medo. Em seguida, vários protocolos de aprendizagem inibitória são usados para criar novas memórias seguras da cor associada ao choque. Os resultados demonstram que, se memórias seguras são criadas dez minutos após o condicionamento do medo, então a memória do medo pode ser extinta.

Uma terceira área de investigação é tornar o aprendizado mais eficiente. Recentemente, a tecnologia de videogame tem sido usada para investigar o aprendizado e a memória em conjunto com gravações de atividade cerebral EEG. A atividade cerebral do sujeito em diferentes pontos de tempo do jogo pode então ser analisada para obter informações sobre como o aprendizado e a memória são implementados durante a jogabilidade.

Você acabou de assistir a introdução do JoVE ao aprendizado e memória. Apresentamos um breve esboço de conceitos em aprendizagem e memória, introduzimos as principais perguntas feitas pelos cientistas nesta área, descrevemos alguns dos métodos proeminentes e, finalmente, discutimos aplicações desses campos. Obrigado por assistir!