Quatro mecanismos chave, relacionados com a neuroplasticidade, que apoiam a aprendizagem no cérebro são a sinaptogénese, a potenciação a longo prazo, a mielinização, e o sono.

Sinaptogénese

Sinaptogénese^[1] refere-se à realização de ligações entre células cerebrais (ou seja, neurónios). As ligações entre os neurónios são chamadas sinapses. Os neurónios que são ativados em conjunto (isto é, coativados) formam e reforçam as suas ligações (isto é, sinapses). “Plasticidade Hebbiana ^[2] ocorre durante a formação de memória entre células de engrama ao nível da sinapse” (Kim, Choi & Kaang, 2018). “A potenciação sináptica e a depressão são atores chave na mediação da criação de traços ou engramas de memória” (Takeuchi, Duszkiewicz & Morris, 2014).

Potenciação a Longo Prazo

A potenciação de longo prazo (LTP) refere-se a tornar as ligações mais permanentes. A aprendizagem é refletida por mudanças nas ligações entre as nossas células cerebrais, mas nem todas as ligações são iguais. Algumas ligações são rápidas e temporárias e suportam a MCP. Outras são mais duradouras e podem durar horas, dias, ou mesmo uma vida inteira (ou seja, MLP). Para uma aprendizagem duradoura, queremos concentrar-nos na forma como as ligações de longo prazo podem ser feitas. Acredita-se que um ingrediente chave (biológico-funcional) subjacente à formação de ligações duradouras é a potenciação de longo prazo ou LTP.  ^[3] – que envolve o processo de sintetizar ou criar proteínas ^[4]. A investigação sugere que a LTP pode ser desencadeada por um padrão específico de ativação muito semelhante a uma receita (Fields, 2005). A partir de estudos com animais e de estudos que envolveram células cerebrais em placas de Petri, foi descoberto um padrão: 3 x 2. Três ‘ativações’ separadas por dois intervalos de 10 minutos. O elemento crítico é o facto de as pausas terem pelo menos 10 minutos. Aos 10 minutos, acredita-se que cada ativação é tratada como uma experiência única pelo cérebro. E quanto mais frequentemente experimentamos algo, mais elevada é a prioridade para a consolidação. Assim, 3 x 2, três ativações das mesmas redes cerebrais (memórias) separadas por 10 minutos, foi considerado como sendo a receita mínima para LTP e LTM. Este conhecimento é a base da estratégia de ensino da Aprendizagem Espaçada (Kelley & Whatson, 2013).

Mielinização

A mielinização refere-se ao processo de tornar as ligações mais eficientes. “É bem apreciado que a mielinização aumenta a velocidade de condução através de axónios individuais” (Pan et al, 2020). Embora o papel da mielina na aprendizagem esteja longe de ser claro, uma linha de pensamento é que a mielinização permite-nos tornar as nossas redes (esquema) frequentemente utilizadas eficientes, de modo a que estas recorram a menos recursos. Por exemplo, a bainha de mielina forma-se à volta do axónio para o isolar, pelo que se perde menos energia quando é ativada. “A mielinização poderia reforçar projeções específicas de uma forma semelhante à plasticidade hebbiana, facilitando a comunicação entre conjuntos neuronais distribuídos espacialmente” (Pan et al, 2020).

Sleep

Finalmente, investigações mais recentes revelaram o papel crucial que o sono desempenha na aprendizagem. Uma descoberta importante mostrou um mecanismo durante o sono onde os padrões de atividade (disparo) dos neurónios relacionados com o que tinha sido aprendido durante o dia eram “reproduzidos” nas áreas do cérebro do hipocampo e do neocórtex. Esta repetição demonstrou desempenhar um papel importante na consolidação da memória (Ji & Wilson, 2007; Breton & Robertson, 2013). A repetição hipocampal também pode ocorrer durante períodos de repouso em vigília e as provas mostram que mais repetição pode mesmo prever o desempenho da memória (Schapiro et al. 2018). Estas descobertas mostram a importância da boa saúde do sono para a consolidação e aprendizagem da memória. Além disso, embora não tenhamos necessariamente de dormir durante o dia, precisamos de dar uma pausa aos nossos cérebros – uma vez que as pausas proporcionam uma oportunidade de repetir e consolidar informação a partir das experiências recentes.

Referências

Mecanismos de Aprendizagem

• Goelet, P., Castellucci, V. F., Schacher, S., & Kandel, E. R. (1986). The long and the short of long–term memory—a molecular framework. Nature, 322(6078), 419.
• Sutton, M. A., & Schuman, E. M. (2006). Dendritic protein synthesis, synaptic plasticity, and memory. Cell, 127(1), 49-58.
• *Farely, P. (2020 February 10). Long-Term Learning Requires New Nerve Insulation. Retrieved from https://www.ucsf.edu/news/2020/02/416621/long-term-learning-requires-new-nerve-insulation

Sinaptogénese

• Kim, J. I., Choi, D. I., & Kaang, B. K. (2018). Strengthened connections between engrams encode specific memories. BMB reports, 51(8), 369.
• Takeuchi, T., Duszkiewicz, A. J., & Morris, R. G. (2014). The synaptic plasticity and memory hypothesis: encoding, storage and persistence. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 369(1633), 20130288.

Potenciação a Longo Prazo

• Fields, R. D. (2005). Making memories stick. Scientific American, 292(2), 74-81.
• Kelley, P., & Whatson, T. (2013). Making long-term memories in minutes: a spaced learning pattern from memory research in education. Frontiers in human neuroscience, 7, 589.
• Davis, R. L., & Zhong, Y. (2017). The biology of forgetting—a perspective. Neuron, 95(3), 490-503.

Milienização

• Pan, S., Mayoral, S. R., Choi, H. S., Chan, J. R., & Kheirbek, M. A. (2020). Preservation of a remote fear memory requires new myelin formation. Nature neuroscience, 23(4), 487-499.
• Farely, P. (2020 February 10). Long-Term Learning Requires New Nerve Insulation. Retrieved from https://www.ucsf.edu/news/2020/02/416621/long-term-learning-requires-new-nerve-insulation

Sleep

• Ji, D., & Wilson, M. A. (2007). Coordinated memory replay in the visual cortex and hippocampus during sleep. Nature neuroscience, 10(1), 100-107.
• Schapiro, A. C., McDevitt, E. A., Rogers, T. T., Mednick, S. C., & Norman, K. A. (2018). Human hippocampal replay during rest prioritizes weakly learned information and predicts memory performance. Nature communications, 9(1), 1-11.