Fisiologia do Aprendizado e Memória

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DE DA SAÚDE 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM FARMÁCIA 
 
ISABEL CRISTINA PEREIRA 
GABRIEL DE LIMA CORREIA 
PALOMA SOARES DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCESSOS DE APRENDIZAGEM E MEMÓRIA COM ENFOQUE NOS 
NEUROTRANSMISSORES ENVOLVIDOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEROPÉDICA 
2016.2 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DE DA SAÚDE 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM FARMÁCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCESSOS DE APRENDIZAGEM E MEMÓRIA COM ENFOQUE NOS 
NEUROTRANSMISSORES ENVOLVIDOS 
 
 
 
 
 
Trabalho desenvolvido como parte integrante da primeira 
avaliação da disciplina de Fisiologia Geral I – IB 312 – 
Apresentado à Prof. Magda Alves de Medeiros 
 
 
 
 
SEROPÉDICA 
2016.2 
1. Introdução 
O aprendizado é o processo que permite obter informações, enquanto a memória é o processo que permite 
armazenar essas informações. A memória é definida como a aquisição, formação, conservação e a evocação 
de informações. Existem várias classificações para a memória, de acordo com sua função, com o tempo de 
duração e com o seu conteúdo. Embora este trabalho tenha maior foco nos neurotransmissores envolvidos 
no processo de aprendizagem e memória, é importante que sejam apresentadas as áreas cerebrais envolvidas 
nestes processos para sua melhor compreensão. 
As áreas associativas do córtex cerebral são responsáveis por receber e analisar sinais simultâneos de 
múltiplas regiões, tanto dos córtices motores e sensoriais quanto das estruturas subcorticais. As áreas 
associativas importantes incluem a área associativa parieto-occipitotemporal, a área associativa pré-frontal 
e a área associativa límbica. 
Na área parieto-occipitotemporal, a área de Wernicke é a área mais importante de todo o cérebro que está 
envolvida com a função intelectual superior, uma vez que é a principal área envolvida na compreensão da 
linguagem. É local de confluência de diferentes áreas interpretativas sensoriais, que caso sofra dando, torna 
o indivíduo incapaz de agrupar palavras em um pensamento coerente, embora ainda possa ouvi-las/ lê-las 
e reconhecê-las. Atrás da área de compreensão da linguagem, encontra-se a área associativa visual, que 
supre informação visual, na forma de palavras lidas em um livro à área de Wernicke. Esta área, chamada 
de giro angular, é necessária para dar sentido às palavras percebidas visualmente Caso sofra dano, o 
indivíduo pode ser capaz de ver as palavras e até mesmo saber que são palavras, mas não será capaz de 
interpretar seu significado. A área de Broca é responsável pelo planejamento de padrões motores para a 
expressão de palavras individuais ou, até mesmo, onde frases curtas são iniciadas e executadas, atuando em 
associação íntima com a área de Wernicke. Ainda na região parieto-occipitotemporal, é localizada a área 
para a nomeação de objetos, que são aprendidos, principalmente, pela audição, enquanto a natureza física 
os objetos é aprendida em sua maior parte pela visão. 
A área associativa pré-frontal é, com frequência, descrita como sendo importante para a elaboração de 
pensamentos e é dita armazenar, a curto prazo, as "memórias de trabalho" que são usadas para combinar 
novos pensamentos enquanto eles estão sendo processados no cérebro. 
A área associativa límbica é relacionada a comportamento, emoção e motivação, e, não menos importante, 
fornece comando motivacional para o próprio processo de aprendizado. Especialmente o hipocampo e os 
núcleos mediodorsais do tálamo são importantes para tomar a decisão de quais pensamentos importam ou 
não na base de recompensa e punição para serem dignos de memória, figurando entre as vias de saída mais 
importantes do sistema límbico. Pessoas que tiveram o hipocampo retirado para tratamento de epilepsia não 
sofreram danos à memória previamente armazenada, mas ficam incapazes de estabelecer novas memórias 
a longo prazo, quadro este chamado de amnésia anterógrada. Em algumas pessoas que tiveram lesões 
hipocampais, algum grau de amnésia retrógrada ocorre junto com a amnésia anterógrada, o que sugere que 
estes dois tipos de amnésia sejam, pelo menos em parte, relacionados, e que lesões hipocampais possam 
causar ambos. De outro modo, as lesões hipocâmpicas não costumam alterar a capacidade de aprender 
habilidades motoras, que não envolvam verbalização ou formas simbólicas de inteligência. As principais 
estruturas implicadas para a aprendizagem de tarefa motora são o estriado, cerebelo e regiões motoras 
corticais. 
Danos em algumas áreas talâmicas podem levar especificamente à amnésia retrógrada, sem causar amnésia 
anterógrada significativa. Possível explicação para tal é que o tálamo pode ter papel em "procurar" as 
memórias e as "ler". 
2. Acetilcolina 
Sabemos que a acetilcolina participa do controle central e periférico do movimento, do funcionamento do 
sistema nervoso autônomo, da regulação do sono e de múltiplos processos cognitivos como memória, 
atenção e aprendizado. O papel crucial do sistema colinérgico nas funções cognitivas foi demonstrado 
através de estudos onde foi observado que antagonistas dos receptores muscarínicos, como a escopolamina 
e a atropina, diminuíam as habilidades cognitivas em vertebrados. 
A ACh é sintetizada pela enzima colina acetiltransferase (ChAT), a partir dos substratos colina e acetato, 
sendo a colina provida principalmente da alimentação. A hidrólise da ACh é realizada pela enzima 
Acetilcolinesterase (AChE), metabolizada em acetato e colina. A colina, proveniente da hidrolise da Ach, 
é recaptada pelo transportador de colina de alta afinidade (CHT1) para neurônio pré-sináptico e utilizada 
para a síntese de novas moléculas de ACh. Considerando-se que os neurônios não produzem colina 
suficiente e que a maior parte da colina necessária para a síntese de ACh provem da dieta, sua recaptação 
para o interior neuronal é essencial. 
Os neurônios colinérgicos do prosencéfalo basal inervam uma grande parte do cérebro como o isocórtex, 
córtex peririnal, mas também algumas regiões mais profundas como o hipocampo, a amídala e o 
hipotálamo. Os neurônios colinérgicos dessa região parecem estar envolvidos na memória e na atenção. 
A intervenção da ACh na memória foi demonstrada com vários estudos farmacológicas em ratos e 
camundongos. O déficit de memória provocada por injeção de escopolamina (antagonista muscarínico), 
pode ser revertida com injeção de galantamina (inibidor de acetilcolinesterase). Os camundongos mutantes 
knock-down para VAChT (transportador de acetilcolina) apresentam um déficit de memória no teste 
temporal de reconhecimento de objeto, e esse déficit também pode ser revertido com inibidor de 
acetilcolinesterase. A ACh desempenha também um papel no processo de consolidação da memória no 
hipocampo - o bloqueio de receptores muscarínicos colinérgicos com escopolamina por injeção intra-
hipocampal imediatamente após a tarefa de habituação causa amnésia retrógrada em ratos. A ACh é 
necessária para o processo de consolidação celular da memória de longo prazo, mas sua ausência não 
bloqueia a formação da memória remota que depende de algumas regiões corticais - a memória de longo 
prazo depende de regiões mais internas, como o hipocampo, mas em caso de memórias de memórias de 
dois a três meses após treino, o córtex posterior parietal é necessário para evocação em ratos. 
Embora haja um declínio generalizado de vários neurotransmissores nós corpos celulares na fase final da 
doença de Alzheimer, as perdas mais consistentes ao longo da progressão desta são observadas em 
neurônios com projeções compridas,dentre eles, os neurônios colinérgicos do prosencéfalo basal – entre a 
porção orbital do córtex frontal e o hipotálamo. Os neurônios colinérgicos do prosencéfalo basal e do 
complexo banda diagonal septal são a principal fonte de inervação colinérgica do córtex cerebral e 
hipocampo, respectivamente, e acredita-se que desempenham um papel fundamental na memória e atenção. 
Os pacientes com DA têm uma alteração das faculdades cognitivas, manifestando-se inicialmente por 
alterações da memória episódica. Estes déficits amnésicos agravam-se com a progressão da doença, e são 
posteriormente acompanhados por déficits de orientação espaciais e de linguagem. 
 
 
 
 
3. Ácido Gama- Aminobutírico – GABA 
Até o momento, são conhecidos dois tipos de receptores para o GABA: GABAA, mais importante e o único 
relevante na ação dos benzodiazepinas e o GABAB, conhecido como sítio de ação do baclofen, um 
relaxante muscular de ação central. O receptor GABAA pertence à superfamília de receptores pentaméricos 
que é constituída por duas subunidades alfa (α), duas subunidades beta (β) e uma gama (γ), dispostos ao 
redor de um canal de cloro. Neste receptor GABAA, os canais de íons cloreto e os receptores 
benzodiazepínicos formam um complexo macromolecular, funcionando como sítio de modulação 
alostérica. Os ligantes dos receptores benzodiazepínicos são capazes de modular as funções de abertura dos 
canais mediados pelo GABA, mesmo interagindo com o sítio diferente no receptor GABAA. Esse 
fenômeno ocorre por que a ligação dos benzodiazepínicos com o sítio específico do receptor GABAA 
promove mudança do estado conformacional do receptor, produzindo aumento da afinidade deste receptor 
pelo próprio GABA. A ativação dos receptores GABAA pelo próprio GABA liberado na sinapse, provoca 
um aumento transitório da condutância dos canais de cloreto, que resulta em hiperpolarização da membrana 
e reduz a probabilidade de geração do potencial de ação. 
Para entender como o GABA afeta a memória, é preciso elucidar o processo de memória de médio e longo 
prazo. Memórias são armazenadas no cérebro pela variação da sensibilidade básica da transmissão 
sináptica, entre neurônios, como resultado da atividade neural prévia. A maioria das memórias que 
associamos a processos intelectuais é baseada em traços mnemônicos estabelecidos no córtex cerebral. O 
cérebro desenvolve processos de habituação - inibição das vias sinápticas para informações podem ser 
ignoradas – ou facilitação - realce e armazenamento dos traços mnemônicos - de acordo com a importância 
da informação recebida. A habituação não consiste em não-aprendizado, mas em uma aprendizagem não 
associativa em que ocorre uma diminuição automática da intensidade de uma resposta comportamental a 
um estímulo repetitivo. 
De modo simples, pode-se pensar em um mecanismo da memória da Aplysia, formado por um terminal de 
um neurônio sensorial que termina na superfície do neurônio que deve ser estimulado e um terminal que 
fica na superfície do terminal sensorial, chamado terminal facilitador. Quando o terminal sensorial é 
estimulado repetidamente, mas sem estimulação do terminal facilitador, a transmissão de sinal se torna cada 
vez mais fraca, até quase desaparecer. Essa é a habituação, memória negativa que faz o circuito neuronal 
perder sua resposta a eventos insignificantes. Em outro caso, se o estímulo excitar também o terminal 
facilitador, a transmissão de sinal se torna mais intensa com a repetição do estímulo, e permanecerá forte 
por minutos, horas, dias ou semanas, mesmo sem estimulação adicional do terminal facilitador. Esse é o 
processo de facilitação. 
A nível molecular, a habituação resulta do fechamento progressivo dos canais de cálcio na membrana 
terminal, lembrando que a entrada de cálcio é o estímulo principal para a liberação do neurotransmissor. O 
mecanismo da facilitação apresenta-se mais complexo, iniciando-se pela estimulação do terminal pré-
sináptico facilitador a mesmo tempo em que o terminal sensorial estimulado causa liberação de serotonina 
na sinapse facilitadora. A serotonina age em receptores serotonérgicos na membrana do terminal sensorial. 
Receptores estes que ativam a adenilciclase, formando AMPc ainda no terminal pré-sináptico. O AMPc 
ativa uma proteinocinase que fosforila proteína integrante dos canais de potássio na membrana do terminal 
pré-sinaptico, bloqueando a condução de potássio por minutos ou semanas, levando à prolongação do 
potencial de ação da membrana pré-sináptica, e, consequentemente, a entrada de grande quantidade de 
cálcio, que culmina na liberação aumentada de neurotransmissor pela sinapse. O aumento prolongado da 
sensibilidade excitatória do terminal sensorial estabelece o traço de memória. Em condições apropriadas, 
ainda considerando a Aplysia como modelo experimental, estímulos de fontes diferentes convergindo a um 
mesmo neurônio podem levar a mudanças de longo prazo nas propriedades de membrana do neurônio pós-
sináptico. 
A maioria dos receptores pós-sinápticos nas células que interagem com o GABA pertence à classe dos 
canais de íons com abertura para ligante. Quando o GABA (o ligante) se liga ao receptor, este altera sua 
conformação, abrindo temporariamente um canal que permite que íons de carga negativa entrem na célula. 
O aumento na concentração de íons gera um potencial negativo, impedindo que a célula seja capaz de 
produzir um pulso elétrico excitatório. 
As benzodiazepinas, uma classe de drogas que facilitam a ação do GABA, geralmente empregadas como 
ansiolíticos, anticonvulsivantes e relaxante muscular, prejudicam a memória: Logo após a introdução da 
benzodiazepina diazepam na prática clínica, surgiram vários relatos indicando a ocorrência de amnésia 
anterógrada em pacientes tratados com esta droga. Estudos têm demonstrado que os efeitos mnemônicos 
de drogas GABAérgicas são mediados, pelo menos em parte, na amígdala, e não o bastante, estudos 
anatômicos têm demonstrado que a amígdala, e em particular o núcleo basolateral, recebe informações de 
todas as modalidades sensoriais, e envia informações para diferentes áreas do cérebro como o tálamo, 
neocortex, hipocampo e septo, que estão intimamente relacionadas na elaboração e expressão de funções 
cognitivas. 
 
4. Glutamato 
Principal neurotransmissor excitatório do sistema nervoso central, é sintetizado a partir de glutamina, por 
ação da enzima glutaminase. Pode ser sintetizado, também, a partir do α-cetoglutarato, um intermediário 
do ciclo de Krebs, por ação da enzima GABA transaminase, que o converte em glutamato. Encontra-se 
amplamente distribuído no cérebro e demais regiões do SNC, e é armazenado em vesículas nas sinapses. 
 Receptores: Entre os receptores para o glutamato, encontramos receptores ionotrópicos: ácido α-
amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol propiônico (AMPA), cainato e N-metil-D-aspartato (NMDA) 
e receptores metabotrópicos, acoplados a proteínas G, que são subdivididos em três grupos (mGlu 
I, II e III) e que possuem atividade mais expressiva em termos pré-sinápticos, para regulação por 
feedback da liberação do neurotransmissor. 
 NMDA: Acredita-se que o glutamato atue na memória e cognição do indivíduo, fato que pode ser 
relacionado à participação do receptor NMDA na plasticidade sináptica (alteração da “força 
sináptica”, ou seja, da capacidade de excitação ou inibição da célula pós-sináptica) e na indução da 
potencialização de longo prazo (LTP), que se refere a um aumento prolongado (horas a dias) na 
magnitude de uma resposta pós-sináptica a um estímulo pré-sináptico. 
 
 
 
 
 
5. Referências Bibliográficas 
 DIEHL, Felipe. Plasticidade de Receptores Colinérgicos Muscrínicos M4 Hipocampais Decorrente 
de uma Consolidaçãoda Memória Como Possível Marcador Sináptico do Engrama: Ensaios 
Farmacológico- Comportamentais. Tese de Pós – Graduação. Universidade Federal do Rio Grande 
do Sul. Porto Alegre, Julho de 2010. 
Disponível em: 
https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/26580/000759727.pdf?sequence=1 
Acesso em 18 de setembro de 2016 às 12:22h 
 
 ORSER, Beverley A. Por Trás da Anestesia. Reportagem do Scientific American Brasil. Editora 
Segmento, 2016. 
Disponível em: 
http://www2.uol.com.br/sciam/reportagens/por_tras_da_anestesia.html 
Acesso em 18 de setembro de 2016 às 12:29h 
 
 PEREIRA, Bárbara Caetano. Avaliação da Memória Emocional em Camundongos: Efeito da 
Injeção de Midazolam na Substância Cinzenta Periaquedutal. Exame Geral de Defesa ao Curso de 
Pós-Graduação. Universidade Federal de São Carlos. São Paulo, 2013. 
Disponível em: 
http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/1511/1/409596.pdf 
Acesso em 18 de setembro de 2016 às 12:32h 
 
 TOMAZ, Carlos. Psicobiologia da Memória. Psciol. USP São Paulo , v. 4, n. 1-2, p. 49-59, 1993 
. Disponível em 
 http://pepsic.bvsalud.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1678-
1771993000100004&lng=pt&nrm=iso. 
Acessos em 18 de setembro 2016b às 12:37h 
 
 HAAL, John E. Guyton & Hall Tratado de Fisiologia Médica/ John E. Hall. – 12.ed – Rio de 
Janeiro: Elsevier, 2011. Tradução. 
 
 LERNT, Roberto. Cem Bilhões de Neurônios? : Conceitos Fundamentais de Neurociências / 
Roberto Lernt – 2.ed. – São Paulo: Editora Atheneu, 2010. 
 
 
 LANNES, Denise; VELLOSO, Andréa; VOLCHAN, Eliane; MAIA, Cristina. Memória de Longo 
Prazo. Revista Educação Pública, setembro de 2007. 
Disponível em: 
http://www.educacaopublica.rj.gov.br/oficinas/ed_ciencias/neurocognicao/vermelho/ma06.html 
Acesso em 19 de setembro de 2016