Memória

Acredita-se que o armazenamento de informações é possível graças à variação na eficiência sináptica. Desse modo, eventos externos estimulam a comunicação entre os neurônios.

Um efeito chamado LTP (Long-Term Potentiation, ou Potenciação de Longa Duração) corrobora com essa teoria. Ele consiste no aumento da eficiência de uma sinapse por um longo período de tempo.

Eu vou explicar por meio de algumas analogias como funcionam a memória de curto prazo e a de longo prazo, pra facilitar o entendimento do resto da postagem. Vou começar pela de curto prazo:

A memória de curto prazo funciona basicamente por um efeito chamado retroalimentação. Na animação abaixo podemos ver um som saindo de um alto falante e chegando a um microfone, para então voltar para o alto falante e ser transmitido novamente. Vale lembrar que devemos considerar nesse exemplo que o alto falante está muito distante do microfone e que o som do "Alô" é o único som do ambiente, desse modo evitamos aquele barulho irritante conhecido como microfonia. Nesse sistema, enquanto o som pode chegar ao microfone e ser enviado ao alto falante a mensagem é mantida. Se uma dessas comunicações falhar o sistema "esquecerá" o que ele estava transmitindo, ou seja, a informação ficou gravada no sistema enquanto ele é capaz de circulá-la.

O que acontece com a memória de curto prazo é muito parecido, a informação passa pelos neurônios dando voltas, até que uma comunicação é rompida e ela é perdida.

A memória de longo prazo funciona de um jeito diferente. Enquanto a de curto prazo não altera a estrutura dos neurônios envolvidos, a de longo prazo altera com a eficiencia da transmissão de sinal por uma sinapse específica como se marcasse aquele caminho. Essa segunda animação serve apenas pra ilustrar essa variação na eficiência. Para iniciá-la basta clicar no botão "1° estímulo".

O que acontece nos neurônios quando é impressa uma memória de longo prazo é parecido com o que ocorreu com esse sistema hidráulico. Quando o neurônio é estimulado pela primeira vez a corrente é baixa, mas ela é capaz de alterar a estrutura daquele neurônio de modo que o segundo estímulo se torna muito mais eficiente. O que pode ser visto também nesse gráfico:

Então podemos observar que o LTP é o efeito por trás da memória de longo prazo e é o resultado de mudanças físico-químicas nas células envolvidas na sinapse. Vinculam-se essas mudanças à alterações nas atividades de um receptor do glutamato, o NMDA, que quando é ligado ao glutamato diante de certas circunstâncias causa uma reação em cadeia que modifica a eficácia da sinapse.

Esse esquema representa como o receptor NMDA funciona. O íon Mg2+ que bloqueia o canal é removido com a despolarização da membrana por meio de uma outra sinapse. Desse modo, o glutamato pode se ligar ao receptor, que permitirá a entrada dos íons Ca2+ e Na+, além de permitir a saída do K+.

A principal diferença desse receptor de glutamato para os outros, como o AMPA está na passagem do Ca2+. A entrada esse íon na célula pós-sináptica ativa uma enzima chamada Cálcio-Calmodulina-Dependente Quinase II (CaMK2). A CaMK2 fosforila o outro receptor do glutamato, o AMPA, o que o faz mais permeável a íons de sódio, diminuindo o potencial de repouso da célula e tornando-a mais sensível a impulsos. Além disso há evidências de que a ação do CaMK2 é responsável pelo aumento no número de receptores AMPA na sinapse. E é assim que a sinapse se torna mais eficiente.

Bibliografia:
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/L/LTP.html;
http://pt.scribd.com/doc/1047/The-Role-of-NMDA-Receptors-in-Learning-and-Memory-in-Rats.