Long-term memory in planaria
An automated training paradigm reveals long-term memory in planaria and its persistence through head regeneration
Summary
Planarian flatworms are a popular system for research into the molecular mechanisms that enable these complex organisms to regenerate their entire body, including the brain. Classical data suggest that they may also be capable of long-term memory. Thus, the planarian system may offer the unique opportunity to study brain regeneration and memory in the same animal. To establish a system for the investigation of the dynamics of memory in a regenerating brain, we developed a computerized training and testing paradigm that avoided the many issues that confounded previous, manual attempts to train planaria. We then used this new system to train flatworms in an environmental familiarization protocol. We show that worms exhibit environmental familiarization, and that this memory persists for at least 14 days – long enough for the brain to regenerate. We further show that trained, decapitated planaria exhibit evidence of memory retrieval in a savings paradigm after regenerating a new head. Our work establishes a foundation for objective, high-throughput assays in this molecularly-tractable model system that will shed light on the fundamental interface between body patterning and stored memories. We propose planaria as a key emerging model species for mechanistic investigations of the encoding of specific memories in biological tissues. Moreover, this system is likely to have important implications for the biomedicine of stem cell-derived treatments of degenerative brain disorders in human adults.
In Portuguese:
Pesquisadores da Universidade de Tufts descobriram que o pequeno verme conhecido como planária (você deve lembrar dele das aulas de biologia) pode regenerar sua cabeça, criando um novo cérebro, quando decapitado. Não apenas isso - aparentemente, algumas memórias do cérebro antigo são mantidas.
Para chegar a essas conclusões, os cientistas mediram quanto tempo levava para que as planárias encontrassem alimento em um ambiente controlado. Quanto mais eram 'treinadas', menor era o tempo que levavam para alcançar o seu 'jantar'. Então algumas dessas planárias treinadas foram decapitadas. Depois de regenerarem suas cabeças e cérebros (veja imagem acima), elas ainda eram capazes de encontrar o alimento de forma mais rápida do que aquelas que não passaram pelo mesmo processo de treinamento.
Os cientistas ressaltam que as 'memórias' não voltaram imediatamente - mas bastou uma sessão de treinamento para que seus hábitos voltassem, muito menos do que demoraria para que uma planária sem treinamento levaria para aprender.
O motivo disso ainda não é conhecido. O cérebro das planárias controla seu comportamento, mas agora os pesquisadores suspeitam que algumas dessas memórias possam estar armazenadas em outros lugares de seu corpo. Outra hipótese é que o cérebro original dos vermes teria alterado o resto do sistema nervoso deles e o sistema nervoso, por sua vez, alterou a forma com que o novo cérebro era formado.
