Aprendizado e Memória: A Tarefa de Lembrar-Saber

Fonte: Laboratórios de Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel - Universidade do Sul da Califórnia

Nossa experiência de memória é variada e complexa. Às vezes nos lembramos de eventos em detalhes vívidos, enquanto outras vezes só podemos ter um vago senso de familiaridade. Pesquisadores da memória fizeram uma distinção entre memórias que são recolhidas versus aquelas que são familiares. Um item recolhido é aquele que não só é lembrado, mas carrega consigo detalhes do momento em que foi aprendido ou codificado. Como um item recolhido, um item familiar também é lembrado, mas é vazio de quaisquer detalhes sobre as circunstâncias em torno de sua codificação. Muitos estudos de recolhimento e familiaridade têm se concentrado no lobo temporal medial (MTL), especificamente no hipocampo, uma vez que seu envolvimento na codificação, consolidação e recuperação da memória é bem conhecido e bem estudado. ^1-3

Este vídeo mostra como administrar a tarefa Remember-Know⁴ para comparar a ativação cerebral nesses dois tipos de recuperação de memória. Neste contexto, lembre-se é outro termo para lembrança, enquanto sabe se refere a memórias que são familiares, mas não explicitamente lembradas. Nesta versão da tarefa Remember-Know, os participantes são expostos a uma série de imagens coloridas e pedem para lembrar o que vêem. Dentro de um scanner fMRI, eles serão expostos tanto a imagens que foram estudadas quanto a novas imagens, e farão um julgamento "lembre-se", "saber" ou "novo" sobre cada imagem, indicando que tipo de memória eles têm para esse item. Após o exame, toda a atividade cerebral e hipocampal será examinada para determinar a atividade diferencial relacionada à lembrança e familiaridade. Este estudo é baseado em um estudo realizado por Gimbel e Brewer. ⁵

1. Recrutamento de participantes

1. Recrute 20 participantes.
   1. Os participantes devem ser destros e não ter histórico de distúrbios neurológicos ou psicológicos.
   2. Os participantes devem ter uma visão normal ou corrigida para o normal para garantir que eles possam ver as pistas visuais corretamente.
   3. Os participantes não devem ter metal em seu corpo. Este é um importante requisito de segurança devido ao alto campo magnético envolvido na ressonância magnética.
   4. Os participantes não devem sofrer de claustrofobia, uma vez que o fMRI requer estar no pequeno espaço do furo do scanner.

2. Procedimentos de pré-digitalização

1. Preencha a papelada pré-digitalizada.
2. Quando os participantes entrarem para a varredura de ressonância magnética, instrua-os a primeiro preencher um formulário de tela metálica para garantir que não tenham contraindicações para ressonância magnética, um formulário de achados incidentais que dá consentimento para que seu exame seja examinado por um radiologista e um formulário de consentimento detalhando os riscos e benefícios do estudo.
3. Mande o participante sentar na frente de um computador portátil, e mostrar-lhes 256 fotos coloridas de objetos namable (por exemplo,ventilador, maçã, beisebol), cada um por 3 s.
   1. Para cada objeto, os participantes pressionam um botão para indicar se era um objeto vivo ou não vivo. Esta tarefa garante sua atenção aos estímulos.
4. Prepare os participantes para ir ao scanner removendo todo o metal de seu corpo, incluindo cintos, carteiras, telefones, grampos de cabelo, moedas e todas as joias.

3. Forneça instruções para o participante.

1. No scanner, mostre ao participante todas as 256 fotos que foram estudadas antes da digitalização, e mais 256 fotos novas.
2. Os participantes julgam cada imagem com respostas de "lembre-se", "saber" ou "novela" através de uma caixa de botão com segurança de MR.
   1. Instrua os participantes a responder "lembre-se" se viram a imagem durante a sessão de estudo e poderão recordar detalhes específicos sobre sua apresentação.
   2. Instrua os participantes a responder "saber" se a imagem era familiar, mas eles não se lembravam de detalhes específicos sobre vê-la antes.
   3. Instrua os participantes a responder "novos" se não tivessem visto a imagem antes.
3. Estresse para o participante a importância de manter a cabeça parada durante todo o exame.

4. Coloque o participante no scanner.

1. Dê aos participantes protetores de ouvido para proteger seus ouvidos do ruído do scanner e dos fones de ouvido para que eles possam ouvir o experimentador durante a varredura, e tê-los deitados na cama com a cabeça na bobina.
2. Dê ao participante a bola de aperto de emergência e instrua-os a espremê-la em caso de emergência durante a varredura.
3. Use almofadas de espuma para fixar a cabeça dos participantes na bobina para evitar o excesso de movimento durante a varredura, e lembre ao participante que é muito importante ficar o mais quieto possível durante a varredura, pois até mesmo os menores movimentos desfocam as imagens.

5. Coleta de dados

1. Colete varredura anatômica de alta resolução.
2. Comece a digitalização funcional.
   1. Sincronize o início da apresentação de estímulos com o início do scanner.
   2. Apresentar imagens através de um laptop conectado a um projetor. O participante tem um espelho acima dos olhos, refletindo uma tela na parte de trás do furo do scanner.
   3. Apresente cada foto para 3 s.
      1. A apresentação de imagens é intercalada com 1,5-4,5 s de uma linha de base transversal de fixação, pois esta é uma tarefa relacionada a eventos. A sobreposição diferencial na resposta hemodinâmica a cada ensaio torna os sinais mais separáveis.

6. Procedimentos pós-varredura

1. Tire o participante do scanner.
2. Interrogue o participante.

7. Análise de dados

1. Pré-processo os dados.
   1. Execute a correção de movimento para reduzir os artefatos de movimento.
   2. Realize a filtragem temporal para remover derivas de sinal.
   3. Suavize os dados para aumentar a relação sinal-ruído.
2. Modele os dados para cada participante.
   1. Crie um modelo do que a resposta hemodinâmica esperada deve ser para cada condição de tarefa.
   2. Encaixar os dados a este modelo, resultando em um mapa estatístico, onde o valor em cada voxel representa até que ponto esse voxel estava envolvido na condição de tarefa.
   3. Registre o cérebro do participante em um atlas padrão para combinar dados entre os participantes.
3. Combine mapas estatísticos entre os sujeitos para uma análise em nível de grupo dos dados.
   1. Limiar os mapas estatísticos, levando em conta a correção para múltiplas comparações. Uma vez que os testes estatísticos são realizados em todos os voxels do cérebro, esperamos um número considerável de resultados falso-positivos com limiares estatísticos padrão. Uma maneira de lidar com isso é apenas aceitar voxels significativos se eles também ocorrerem dentro de um cluster de um determinado tamanho.

Regiões mais ativas para lembrar respostas do que para respostas de know são mostradas na Figura 1. Notavelmente, o hipocampo, uma estrutura localizada no MTL e conhecida por estar envolvida em muitos estágios de formação e recuperação da memória, mostrou maior atividade para lembrar em comparação com os ensaios conhecidos.

Figura 1: Mapas de cluster de Remember menos Know. Hipocampo é delineado em amarelo. Os clusters são sobrepostos em um cérebro anatômico médio dos participantes do estudo(p < 0,01, corrigidos para múltiplas comparações). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

A inspeção do tempo-curso de atividade no hipocampo (Figura 2) mostra que essa estrutura está respondendo seletivamente quando os participantes relatam lembrar explicitamente os estímulos, e não responde quando só têm sentimentos de familiaridade, ou quando não se lembram dos estímulos.

Figura 2. Atividade hipocampal ao longo do tempo. Cada linha mostra atividade no hipocampo ao longo de ensaios de cada tipo. "Lembre-se" e "Saber" são ensaios em que os participantes relataram corretamente lembrar os estímulos. Os ensaios "Miss" referem-se a estímulos que foram apresentados antes, mas não lembrados corretamente pelo participante. "Rejeições corretas" são novos estímulos que os participantes identificaram corretamente como novos. Eixo Yé uma mudança percentual de sinal da linha de base; X-eixo é tempo (s) após o início do estímulo.

Esses resultados sugerem que o hipocampo está envolvido no processo de recuperação da memória, mas que não contribui para sentimentos de familiaridade, apoiando uma teoria de dois processos. Segundo essa visão, um segundo processo cognitivo, que não depende do hipocampo, gera familiaridade. No entanto, na tarefa Lembrar-Saber, a força da memória pode ser confundida com o tipo de memória. Em outras palavras, é possível que a atividade hipocampal seja maior para lembrar os ensaios porque essas memórias são mais fortes, e não porque são qualitativamente diferentes dos ensaios conhecidos. Para distinguir entre essas explicações, a força da memória teria que ser equiparada entre os tipos de ensaio.

Este experimento demonstra como neurocientistas cognitivos tentam separar as contribuições específicas de uma região cerebral para uma tarefa cognitiva. Isolar variações sutis dentro de um domínio cognitivo, neste caso as diferentes experiências subjetivas associadas à recuperação da memória, podem revelar dissociações nos sistemas neurais que suportam essas funções. Entender como o cérebro funciona durante diferentes tipos de recuperação de memória é importante para entender os prejuízos de memória, como aqueles que resultam de lesão cerebral traumática ou de doenças degenerativas. Além disso, uma compreensão da neurociência cognitiva da recuperação da memória também pode informar estratégias para melhorar a memória.

1. Bayley, P.J. & Squire, L.R. Failure to acquire new semantic knowledge in patients with large medial temporal lobe lesions. Hippocampus 15, 273-280 (2005).
2. Cohen, N.J. & Squire, L.R. Preserved learning and retention of pattern-analyzing skill in amnesia: dissociation of knowing how and knowing that. Science 210, 207-210 (1980).
3. Scoville, W.B. & Milner, B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J Neurol Neurosurg Psychiatry 20, 11-21 (1957).
4. Yonelinas, A.P. Components of episodic memory: the contribution of recollection and familiarity. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 356, 1363-1374 (2001).
5. Gimbel, S.I. & Brewer, J.B. Reaction time, memory strength, and fMRI activity during memory retrieval: Hippocampus and default network are differentially responsive during recollection and familiarity judgments. Cogn Neurosci 2, 19-23 (2011).