O Processamento de Informação e a Organização Cerebral da Memória

Vitor Geraldi Haase & Shirley Silva Lacerda

(publicado originalmente na revista Insight)


Em 1957 foi publicado um caso clínico que mudou radicalmente as nossas concepções sobre a organização cerebral da memória. O caso foi relatado pela neuropsicóloga Brenda Milner e pelo neurocirurgião William Scoville e trata-se de um rapaz que havia sido operado em função de uma epilepsia de difícil controle. A cirurgia foi bastante ampla e consistiu da ressecção bilateral de porções dos lobos temporais mediais, inclusive do hipocampo. Os resultados foram catastróficos. Além de uma amnésia retrógrada, ou seja, de incapacidade de recordar-se de eventos ocorridos em um período de tempo anterior à cirurgia, o paciente apresentou após a cirurgia um quadro muito severo de amnésia anterógrada. A amnésia anterógrada foi o déficit mais incapacitante ocorrido, pois consiste na incapacidade de adquirir novas aprendizagens, fazendo com que o indivíduo fique, por assim dizer, vivendo no momento presente. O indivíduo fica privado da constituição de um passado, de uma linha do tempo onde os eventos vão sendo registrados à medida que se sucedem.

A tragédia de H.M. teve não apenas implicações humanas e éticas, mas acabou impulsionando também as pesquisas e contribuindo para revolucionar os nossos conhecimentos sobre a aprendessem e a memória. O primeiro ensinamento derivado da observação de seu caso foi o de que realmente, as funções de memória devem estar pelo menos parcialmente localizadas em circuitos cerebrais circunscritos. Desde então, H.M. tem sido o paciente mais investigado em neuropsicologia. Uma das principais descobertas foi de que não eram todos os tipos de aprendizagem que estavam comprometidos. Descobriu-se que H.M. apresentava algumas capacidades de aprendizagem notadamente preservadas, principalmente aquelas relacionadas a habilidades percepto-motoras. Ainda que não se recordasse explicitamente sequer de haver se confrontado anteriormente com a tarefa, a performance de H.M. em diversos problemas relacionados à execução precisa de atividades perceptuais e motoras ia se aprimorando de uma sessão de treinamento para outra. Este achado permitiu formular a hipótese de que a memória humana pode ser dicotomizada em pelo menos dois grandes sistemas, cujos substratos cerebrais são distintos.O primeiro sistema de memória postulado consiste daquelas habilidades aprendidas, cujo conteúdo não pode ser explicitado sob a forma de uma declaração verbal. Em função disto, este sistema de memória foi denominado de memória não-declarativa ou memória procedimental. Alguns exemplos de memória procedimental são os condicionamentos ou hábitos e os procedimentos envolvidos em habilidades percepto-motoras complexas tais como andar de bicicleta, dirigir automóvel, nadar, tricotar etc. Enquanto o conteúdo do sistema não-declarativo de memória pode ser definido pela resposta à pergunta "como?", o conteúdo da memória declarativa é definido pela resposta da pergunta "o que?", consistindo de formulações verbais explícitas, descritivas do seu conteúdo. A memória declarativa pode, por sua vez, ser subdivida em dois grandes sub-sistemas. O primeiro sub-sistema de memória declarativa consiste nos fatos que comportam definições de tipo enciclopédico e constitui o sistema de memória semântica. O sistema de memória declarativa episódica, por outro lado, é formado pelo registro dos eventos contextualizados no tempo e no espaço. Os eventos podem ser de domínio público ou privado, formando este último tipo a memória autobiográfica.

O fracionamento dos sistemas de memória foi postulado originalmente a partir de estudos experimentais de psicologia cognitiva. Observações clínicas posteriores, confirmaram, entretanto, a existência de circuitos dedicados que se organizam representam de modo parcialmente segregado diferentes tipos de informação. Observações clínicas em pacientes portadores de lesões subcorticais, tais como no as das doenças de Parkinson e de Huntington cujas lesões se situam, em grande parte, nos gânglios da base, bem como em pacientes portadores de lesões cerebelares, indicam que estes indivíduos apresentam a performance relacionada à memória episodia relativamente preservada enquanto a aprendizagem percepto-motora e algumas formas de condicionamento podem estar comprometidas. Foi estabelecida assim uma dupla-dissociação em que a memória declarativa está comprometida e a memória procedimental está preservada nas lesões hipocampais, enquanto a memória declarativa está preservada e a memória procedimental comprometida nas lesões subcorticais.

Uma das mais notáveis performances de memória preservadas em pacientes amnésicos por lesões dos lobos temporais mediais diz respeito ao fenômeno de "priming". Um exemplo de priming é observado quando pacientes amnésicos tentam decorar uma lista de palavras. Apesar de os pacientes não conseguirem se recordar espontaneamente das palavras da lista e apresentaram taxas de reconhecimento indicando um nível aleatório de performance da ordem de 50% ou menos, alguns métodos de testagem permitem observar níveis de performance que se situam acima do que seria determinado simplesmente pelo acaso. Um destes métodos consiste na completação de raízes. Os pacientes não são advertidos que se sua memória será testada (aprendizagem incidental). Apenas lhes é oferecida uma lista de palavras e solicitado que executem alguma tarefa, tal como contar o número de letras, relacionar as palavras entre si por similaridade semântica, anotar se foram escritas em caixa alta ou caixa baixa, etc. Por ocasião da testagem, é oferecida uma lista com raízes de palavras que constavam da lista e raízes de palavras que não constavam da lesta. A performance de completar as raízes formando palavras indica um nível de acertos acima do acaso para as palavras que constavam da lista, ainda que o indivíduo não as reconheça. Os efeitos de priming são geralmente de duração efêmera, persistindo por no máximo algumas horas ou dias. Até hoje não foi possível explorar o efeito de priming de um modo que fizesse uma diferença do ponto da vista da vida cotidiana de pacientes amnésicos. A importância do fenômeno priming reside, em primeiro lugar, no fato de indicarem uma eficácia causal sobre o comportamento de fenônemos inacessíveis à introspecção. Em segundo lugar, a ocorrência de priming sugere a existência de desempenhos temporários de memória ligados à atividade do córtex associativo posterior, cujas funções são tradicionalmente relacionadas à percepção e à linguagem.Observações ulteriores em pacientes com doença de Alzheimer ou sobreviventes de encefalite por Herpes vírus indicaram a possibilidade de uma segunda dissociação. Alguns pacientes com lesões das porções ínfero-laterais do córtex temporal, tal como observado na doença de Alzheimer e na encefalite herpética, apresentam comprometimentos seletivos da memória semântica. Estes pacientes perdem a capacidade de reconhecer ou processar informacionalmente objetos pertencentes a uma dada categoria. As categorias comprometidas e preservadas são mais freqüentemente dicotomizada em termos da oposição entre objetos que pertencem a categorias dos seres vivos, tais como animais, e objetos que são manufaturados, tais como instrumentos. Os transtornos seletivos da memória semântica sugerem um modelo neuro-anatômico de fracionamento da memória declarativa, segundo o qual o hipocampo desempenha um papel na memória episódica e as demais regiões do córtex cerebral associativo são importantes para a integridade do sistema semântico de memória. Mais evidências clínicas e experimentais permitiram identificar a estrutura do sistema semântico memória, refinando assim o modelo original. Os conceitos relacionais, subjacentes ao sistema sintático da linguagem, são atributos do hemisfério esquerdo, enquanto os conceitos vinculados a entidades podem ser representados em ambos os hemisférios cerebrais. Os conceitos de ação, por outro lado, tais como aqueles expressos pelos verbos da língua, têm sua representação cerebral em áreas associativas do córtex frontal.

Os avanços de conhecimento obtidos a partir das dissociações de performance mnemônica observadas em H. M., bem como da onda de estudos que se intensificou a partiu de então, geraram um entusiasmo enorme com os modelos de processamento de informação da memória. Parecia que, finalmente, havia sido solucionado o debate sobre a localização cerebral das funções mentais e que os modelos de processamento de informação representavam a chave para os enigmas da memória. A abordagem do processamento de informação faz uma analogia entre o cérebro humano e o hardware de um sistema computacional e identifica a mente humana com o programa ou software que faz a maquinaria rodar. A dicotomia hardware/software permitiu adotar uma epistemologia dualista ao mesmo tempo em que se tentava garantir uma ontologia monista. Os cientistas cognitivos raciocinaram inicialmente que o status ontológico da mente e do cérebro poderia ser o mesmo, mas que cada um deles poderia ser investigado independentemente, a partir de abordagens específicas. Assim, por exemplo, o psicólogo poderia investigar a estrutura e o funcionamento da mente, tal como o cientista da informação o faz com o software, independentemente dos detalhes sobre sua implementação em sistemas físicos. Os detalhes quanto à implementação, seja em termos de máquinas ou de circuitos neuronais, ficariam a cargo dos engenheiros, especialistas em robótica ou neurocientistas.

Segundo os modelos de processamento de informação, os diversos sistemas de memória descritos pelos neuropsicólogos corresponderiam a arquivos registrados na memória permanente do sistema. A aquisição de novos conhecimentos se daria a partir de operações de compilação realizadas em um sistema de memória temporária com características de acesso aleatório e capacidade limitada, semelhante à memória RAM de um computador digital. A descoberta de que a memória de curto-prazo serviria de sistema tampão ou buffer, onde as diversas operações de processamento informacional seriam executadas, levou ao desenvolvimento do conceito de memória de trabalho. A memória de trabalho é uma memória operativa e equivale aos conteúdos mentais que estão ativados em um determinado momento, constituindo-se em um espaço virtual de trabalho, uma espécie de teatro onde se dão os acontecimentos mentais e aos quais temos acesso introspectivo. Logo surgiram evidências neuropsicológicas e experimentais indicando que as regiões pré-frontais constituem o substrato neural necessário às operações na memória de trabalho.

Apesar de todo o sucesso obtido com a abordagem do processamento de informação. Algumas evidências indicam que este modelo não é totalmente adequado, precisando ser reformulado e, eventualmente substituído. Algumas inadequações são mais questão de detalhe e podem ser solucionadas ainda dentro do próprio paradigma do processamento informacional. Tal é o caso do papel do hipocampo. Evidências experimentais obtidas com primatas indicam, por exemplo, que o hipocampo não equivale a um depósito ou armazém onde as memórias para eventos são depositadas. O papel do hipocampo na formação de novas memórias é temporalmente circunscrito, estendendo-se por um período de alguns dias até algumas semanas. O hipocampo desempenharia um papel crucial na consolidação de novas memórias, ou seja, modificando a conectividade sináptica de modo que os fragmentos de experiência constituintes de um determinado episódio seriam representados de maneira fragmentária, distribuídos por amplas porções do neocórtex. Por ocasião do resgate das vivências e da sensação subjetiva de vivência na primeira pessoa, as redes ciáticas hipocampais desempenhariam um papel reconstrutivo da experiência original a partir de fragmentos recuperados em outras áreas corticais. Evidências neurofisiológicas obtidas em ratos apóiam esta hipótese. Durante o processo de aprendizagem de rotas geográficas foi detectado in vivo o surgimento de configurações espaço-temporais de atividade em redes de neurônios hipocampais, as quais sinalizam a posição que o animal se encontra em relação ao espaço circundante. Padrões de atividade com distribuição espaço-temporal equivalente foram detectados em registros simultâneos de múltiplas unidades neuronais do hipocampo durante a fase de sono REM. É sabido, por outro lado, que o sono REM, fase do sono em que ocorrem os sonhos, desempenha um papel importante no processo de consolidação da memória. Experimentos realizados até mesmo em humanos indicam que a interferência com o sono REM prejudica a performance de aprendizagem em uma tarefa perceptiva visual. Desta forma, é possível conceber um modelo, segundo o qual o hipocampo atuaria como uma espécie de portal da "Internet cerebral", servindo para registrar novas memórias em "sites" específicos e contribuindo para acessá-los a partir da sua localização nos vários fragmentos dispersos pela rede.

Uma aparente contradição observada entre os dados obtidos com pesquisas em animais e humanos também pode ser solucionada no âmbito do paradigma do processamento informacional. As investigações com animais, principalmente com roedores, têm salientando a importância do papel desempenhado pelo hipocampo na aprendizagem ligada a tarefas de navegação espacial, tais como a orientação geográfica em diversas formas de labirintos. Os estudos em primatas e, sobretudo, humanos têm destacado as funções do hipocampo na consolidação e resgate das chamadas memórias declarativas episódicas, tais como descrito acima. Esta discrepância pode ser resolvida se considerarmos que uma especialização do hipocampo para a navegação espacial no ambiente do animal, que já é observada em pássaros e roedores pode ter sido adaptada em primatas para a navegação através de um espaço interno, virtual, mental. Os mecanismos hipocampais de navegação espacial controlariam então a orientação e deslocamento através de regiões virtuais não apenas do espaço, mas também do tempo, permitindo a realização de "viagens" através do tempo, seja para o futuro ou para o passado.Evidentemente, o modelo do processamento de informação tem obtido um sucesso enorme na descrição e previsão de fenômenos relacionados ao funcionamento da memória. O modelo se transformou em paradigma que orienta toda a atividade clínica em neuropsicologia. Avanços recentes neste programa de pesquisa dizem respeito ao desvendamento do papel que os lobos frontais desempenham na memória episódica. Dados clínicos e de neuroimagem funcional sugerem, por exemplo, que os lobos frontais são cruciais para a memória autobiográfica, desempenhando um papel importante também em funções correlatas como a memória para fontes ("onde ou de quem eu obtive uma dada informação") e a memória para ordem temporal ("quando ou em que circunstâncias ocorreu um dado evento"). Outra linha de investigação aponta para um papel diferencial do lobo frontal esquerdo no processo de codificação na memória episódica e no processo de resgate na memória semântica, enquanto o processo de resgate na memória episódica ativa seletivamente o lobo frontal direito.Existe, entretanto, pelo menos um problema muito sério e que não pode ser resolvido a partir de aperfeiçoamentos no paradigma do processamento de informação. Trata-se do problema de quem controla o processamento de informação. Tradicionalmente, esta questão tem sido resolvida no arcabouço informacional, presumindo a existência de um sistema executivo, uma espécie de gerente, dotado de características intencionais e o qual administra e aloca os recursos de forma adaptativa, conforme os objetivos do organismos e as exigências do contexto variável. As funções do executivo central têm sido identificadas com as operações das regiões pré-frontais do cérebro e as evidências neuropsicológicas corroboram esta hipótese. O problema que se coloca, e que é insolúvel nos termos do processamento de informação, é a questão do dualismo implicada por uma regressão ao infinito. Os sistemas informacionais, pela sua própria natureza especializada, dedicada e organização modular não dão conta de explicar as características adaptativas, contextualizadas, dinâmicas e construtivas da atividade mental em geral e da memória em particular. Sempre sobra um resíduo, o qual é explicado então em função da postulação de uma nova entidade, o executivo central no caso da memória. Aí se coloca então a questão de como caracterizar em um modelo mecanicista, ou seja, informacional, as operações do executivo central. O executivo central passa então a ser fracionado em uma série de subsistemas, mas sempre sobra um resíduo não explicável e que remete a uma outra entidade, um fantasma da máquina que opera de modo intencional sobre o marionete constituído de hardware e software.

A única saída para este dilema, de acordo com a nossa perspectiva, é uma mudança de paradigma, com a adoção de uma perspectiva dinâmica e construtivista. A memória episódica é dotada de características contextualizadas e dinâmicas. O resgate na memória episódica nunca equivale ao processo de carregar um arquivo para rodar em um computador, pois sempre implica em uma atividade reconstrutiva e reinterpretativa do evento original em função das circunstâncias em que a recuperação da informação ocorre, bem como das vivências que foram se acumulando e reorganizando o significado da vivência original. Parece que Freud tinha razão e que durante o processo de recordação sempre deve permanecer um resquício inacessível. O evento recordado não equivale ao evento vivido em função da remodelação e reorganização do sistema, ocorrida entre a vivência original e o momento do resgate. Recordar é sempre recordar a partir de uma perspectiva, a partir de um ponto de vista. Mas a quem pertence este ponto de vista? Certamente que não pertence a um fantasma da máquina. A perspectiva pertence a um self que vai sendo paulatinamente construído e reconstruído na memória autobiográfica. Self este que pode ser descrito informacionalmente quer seja sob a forma de um sistema imagético ou um sistema conceitual, mas que é fundamente uma narrativa dos eventos tais como são recuperados pela memória e organizados em função de interesses definidos pelo contexto do resgate. No início do século XX, o psicólogo alemão Richard Semon salientou que, por ocasião do resgate não importa apenas a "engrafia", processo pelo qual memória foi codificada, ou o "engrama" resultante e que consiste no traço permanente depositado. Igualmente importante na opinião de Semon seria a "ecforia", que se constitui dos prompts ambientais e do contexto geral em que a recuperação da vivência ocorre. A nossa narrativa do self vai variar conforme estejamos deprimidos ou eufóricos, conforme estejamos nos dirigindo à pessoa amada ou tentando arrumar um emprego em uma entrevista de seleção de pessoal.A característica mais notável do self autobiográficamente construído é, portanto, a sua natureza social e contextualizada. Investigações empíricas indicam que a memória autobiográfica é construída socialmente e de forma discursiva em interações entre a criança, seus pais, seus irmãos e outros membros da família. A partir da idade pré-escolar as crianças adoram conversar com seus pais sobre sua história de vida. Os pais fornecem então detalhes sobre os primeiros anos de vida da criança, os quais não são acessíveis pela introspecção. Os pais fornecem outros detalhes sobre a história da família, que precedeu o nascimento da criança. E, assim, a partir destas interações, a criança pode ir paulatinamente construindo as diversas versões do processo narrativo que constituem o self autobiográfico. Versões narrativas que são periodicamente revisadas sob a forma de reminiscências. As reminiscências não são apanágio da velhice. Descobriu-se recentemente que, a partir da adolescência o processo de reminiscência se reveste de características ativas e deliberadas contribuindo para a construção da identidade do indivíduo.A compreensão das características dinâmicas e contextualizadas, construtivas, dos processos de memória exige um arcabouço conceitual baseado na noção de auto-organização. Redes neurais conexionistas e outros sistemas mais complexos ainda e que exibem características auto-organizatórias e dinâmicas não-lineares têm sido empregados para modelar algumas destas características mais interessantes da atividade mental. Os módulos, que nos sistemas informacionais, são geneticamente pré-determinados equivalem a atratores na linguagem dos sistemas dinâmicos. Atratores são pontos de energia mínima para os quais a atividade do sistema converge. Do ponto de vista neuronal correspondem a padrões têmporo-espaciais de atividade que se formam epigenéticamente à medida que o organismo vai se desenvolvendo e aprendendo a lidar com os problemas que surgem no seu contexto de vida. O input ambiental, o nível de atividade, bem como as características plásticas e adaptativas do sistema representam um importante papel nesta nova abordagem. Infelizmente, apesar de muito convincentes, os resultados de pesquisa com redes neurais e sistemas dinâmicos ainda não estão suficientemente desenvolvidos a ponto de poderem orientar a prática neuropsicológica clínica. A investigação psicométrica da memória e das funções executivas ainda se faz com base em concepções modulares de sistemas especializados de memória que são implementados em circuitos cerebrais dedicados. A nossa esperança é que novos desenvolvimentos a partir da utilização sistemática da abordagem de sistemas dinâmicos, aliados aos resultados já disponíveis no âmbito do processamento de informações, permitam desenvolver abordagens restaurativas eficazes para os transtornos de memória.