New frontiers in the study of memory mechanisms

We review recent work on three major lines of memory research: a) the possible role of the protein kinase M-zeta (PKMzeta) in memory persistence; b) the processes of “synaptic tagging and capture” in memory formation; c) the modulation of extinction learning, widely used in the psychotherapy of fear memories under the name of “exposure therapy”. PKMzeta is a form of protein kinase C (PKC) that apparently remains stimulated for months after the consolidation of a given memory. Synaptic tagging is a mechanism whereby the weak activation of one synapse can tag it with a protein so other synapses in the same cell can reactivate it by producing other proteins that bind to the tag. Extinction, once mistakenly labeled as a form of forgetting, is by itself a form of learning; through it animals can learn to inhibit a response. We now know it can be modulated by neurotransmitters or by synaptic tagging, which should enable better control of its clinical use.

Effects of acute and chronic physical exercise and stress on different types of memory in rats

Here we study the effect of acute and chronic physical exercise in a treadmill and of daily stress (because forced exercise involves a degree of stress) during 2 or 8 weeks on different types of memory in male Wistar rats. The memory tests employed were: habituation in an open field, object recognition and spatial learning in the Morris water maze. Daily foot-shock stress enhanced habituation learning after 2 but not after 8 weeks; it hindered both short- (STM) and long-term memory (LTM) of the recognition task at 2 weeks but only STM after 8 weeks and had no effect on spatial learning after either 2 or 8 weeks. Acute but not chronic exercise also enhanced habituation in the open field and hindered STM and LTM in the recognition task. Chronic exercise enhanced one important measure of spatial learning (latency to escape) but not others. Our findings indicate that some care must be taken when interpreting effects of forced exercise on brain parameters since at least part of them may be due to the stress inherent to the training procedure.

Neste trabalho estudamos os efeitos do exercício forçado diário em esteira rolante e da exposição diária ao estresse (porque o exercício forçado envolve um certo grau de estresse) durante 2 ou 8 semanas em diferentes tipos de memória em ratos Wistar machos. Os testes de memória utilizados foram: habituação da exploração em um campo aberto, reconhecimento de objetos, e memória espacial no labirinto aquático de Morris. O estresse diário facilitou a memória de habituação, os animais aprenderam após 2 mas não após 8 semanas; houve prejuízo na memória curta (STM) e de longa duração (LTM) no teste de reconhecimento em 2 semanas, mas somente de STM após 8 semanas; não houve nenhum efeito na memória espacial após 2 ou 8 semanas. O protocolo do exercício facilitou também a memória de habituação no campo aberto após 2 mas não após 8 semanas; prejudicou STM e LTM na tarefa do reconhecimento após 2 mas não após 8 semanas; e facilitou uma medida importante da aprendizagem espacial após 8 semanas (latência de escape), mas não outras medidas. Nossos resultados indicam que algum cuidado deve ser tomado ao se interpretar efeitos de exercício forçado sobre as funções cognitivas, já que uma parte deles, embora não todos, podem ser atribuídos ao estresse inerente ao exercício.

The evidence for hippocampal long-term potentiation as a basis of memory for simple tasks

Long-term potentiation (LTP) is the enhancement of postsynaptic responses for hours, days or weeks following the brief repetitive afferent stimulation of presynaptic afferents. It has been proposed many times over the last 30 years to be the basis of long-term memory. Several recent findings finally supported this hypothesis: a) memory formation of one-trial avoidance learning depends on a series of molecular steps in the CA1 region of the hippocampus almost identical to those of LTP in the same region; b)hippocampal LTP in this region accompanies memory formation of that task and of another similar task. However, CA1 LTP and the accompanying memory processes can be dissociated, and in addition plastic events in several other brain regions(amygdala, entorhinal cortex, parietal cortex) are also necessary for memory formation of the one-trial task, and perhaps of many others.

A potenciação de longa duração (LTP) é o aumento de respostas pós-sinápticas durante horas, dias ou semanas após a breve estimulação repetitiva de aferentes pre-sinápticos. Foi proposto durante 30 anos ser a base da memória de longa duração. Vários achados recentes finalmente apoiaram esta hipótese: a) a formação da memória de esquiva inibitória adquirida numa sessão depende de uma cadeia de processos moleculares na região CA1 do hipocampo quase idêntica à da LTP nessa mesma região; b) LTP hipocampal nessa região acompanha a formação da memóría dessa tarefa e de outra semelhante. No entanto, a LTP de CA1 e os processos de memória podem ser dissociados e, fora disso, processos plásticos em outras regiões cerebrais (amígdala, córtex entorrinal, córtex parietal) também são necessários para a formação da memória da tarefa de uma sessão e talvez de muitas outras.