Estudo de Gideon A. Sarpong no OIST revela acetilcolina no estriado em camundongos no labirinto em Y

Dobre um tsuru de papel vezes suficientes e a dobra acaba sempre caindo no mesmo ponto. O gesto deixa de parecer uma escolha. Com hábitos, acontece algo parecido: cada vez que um comportamento traz um retorno, o cérebro o reforça e, com o tempo, o padrão passa a funcionar quase sozinho.

Há algum tempo os pesquisadores sabem que o cérebro precisa agir ativamente para escapar desse “aperto”. O que faltava era capturar o instante químico exato em que isso acontece - o sinal que dispara no segundo em que uma escolha confiável não entrega o resultado esperado.

Camundongos em um labirinto

O neurocientista Dr. Gideon A. Sarpong, do Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), no Japão, decidiu flagrar esse momento enquanto ele ocorre.

Ele e seus colegas treinaram camundongos para percorrer um labirinto virtual em formato de Y, aprendendo por tentativa e erro qual braço escondia um gole de água.

Depois de algumas sessões, os animais já tinham entendido a tarefa. Eles escolhiam o braço recompensado em cerca de oito vezes em dez, diminuindo a velocidade e lambendo no ar de expectativa ao se aproximarem do ponto em que a água costumava aparecer.

Então os pesquisadores mudaram as regras. Sem aviso e sem sinal. A recompensa foi trocada para o outro braço, e a opção em que os camundongos tinham passado a confiar, de repente, não entregou nada.

Observando a reação do cérebro

Para acompanhar isso em tempo real, a equipe usou um sensor luminoso e um microscópio que rastreavam, momento a momento, um evento químico dentro do estriado - uma região profunda do cérebro que ajuda a transformar ações repetidas em hábitos automáticos.

A substância observada foi a acetilcolina, um mensageiro que as células cerebrais usam para se comunicar. Quando um camundongo escolhia corretamente e a água chegava, os níveis de acetilcolina caíam por um instante - uma pequena pausa compatível com o que registros anteriores já sugeriam sobre como o cérebro marca a recompensa.

Cientistas vêm investigando essa substância há anos. Um estudo anterior mostrou que a acetilcolina “pisca” pelo cérebro em padrões irregulares e de mudança rápida, em vez de se espalhar de forma uniforme, o que indica que o momento em que ela aparece carrega informação.

Quando a recompensa parou

No começo, os camundongos continuaram escolhendo o braço antigo, procurando um prêmio que já não existia. A cada vez que a água não aparecia, a acetilcolina seguia na direção oposta. Subia, em vez de descer. E se espalhava pelo estriado.

Essa elevação era justamente a parte que ninguém tinha observado ao vivo antes. Quanto maior o salto de acetilcolina após a frustração, mais frequentemente um camundongo abandonava o braço antigo e testava o outro - uma demonstração clássica de flexibilidade comportamental, a capacidade do cérebro de largar uma escolha quando as condições mudam.

“Quanto maior o aumento de acetilcolina, maior a probabilidade de os camundongos mudarem suas escolhas futuras”, disse Sarpong.

A equipe interpreta essa subida como algo semelhante a um sinal de ensino - um marcador de que a ausência de recompensa foi registrada e de que vale a pena tentar uma estratégia diferente.

Reduzindo o sinal

Para verificar se esse pico realmente empurrava a troca de estratégia, o grupo diminuiu a atividade das células que liberam acetilcolina e repetiu o experimento no labirinto.

Um modelo computacional do estriado já tinha previsto que essa substância ajuda a região a aprender qual ação deve ser favorecida.

Ao atenuar o mensageiro químico, surgiu um efeito claro. Os camundongos se agarraram ao braço antigo por muito mais tempo e passaram a trocar para o outro com bem menos frequência, mesmo com aquela escolha continuando a não render nada. A velocidade de corrida permaneceu normal, o que descarta que o resultado tenha sido causado por movimentos mais lentos.

Quando precisaram reaprender, os animais tratados exigiram muito mais tentativas para perceber a mudança - mais perto de 115 tentativas, contra cerca de 60 nos colegas sem intervenção. Cortar o pico pareceu cortar também o mecanismo que normalmente os libertava de uma escolha que deixou de funcionar.

Mantendo o caminho antigo

Não houve uma única onda uniforme. E isso importa. A maior parte das áreas do estriado aumentou a acetilcolina depois de uma frustração, mas nem todas.

Alguns pequenos agrupamentos quase não se mexeram, e alguns poucos até diminuíram. Os pesquisadores suspeitam que essas células mais “calmas” possam estar preservando a memória da rota anterior, mantendo-a disponível caso as regras voltem ao que eram.

A localização também fez diferença. Os aumentos mais fortes se concentraram mais à frente e no meio do estriado, sugerindo que cantos diferentes da região podem cuidar de partes distintas do processo de mudar de rumo.

Rompendo os hábitos mais difíceis

Este trabalho fixa algo que o campo suspeitava havia muito tempo, mas nunca tinha conseguido observar em ação. Uma explosão mensurável de acetilcolina no estriado aparece no instante em que uma escolha confiável para de compensar - e parece ajudar o animal a soltar essa escolha.

Isso tem peso real para pessoas presas em ciclos repetitivos. Na dependência química e no transtorno obsessivo-compulsivo, o cérebro continua repetindo comportamentos que já não trazem recompensa; e, na doença de Parkinson, o mecanismo de mudar de estratégia falha.

Um artigo recente começou a mapear como a acetilcolina se espalha em “manchas” pelo estriado durante o aprendizado.

Como essa substância já é alvo de medicamentos usados no Parkinson e em condições relacionadas, saber exatamente quando e onde o cérebro recorre a ela dá aos pesquisadores um alvo mais preciso.

A pergunta em aberto agora é se estimular esse mesmo sinal poderia ajudar pessoas a afrouxar hábitos que não querem ceder.