Um estudo de Stanford sobre a tomada de decisões em ratos revela que a fome e a sede modulam os objectivos em vez de influenciarem directamente as escolhas, destacando o papel do cérebro na navegação de necessidades conflituantes. Crédito: SciTechDaily.com
Fazer escolhas pode ser difícil. Muitas vezes enfrentamos dilemas em que selecionar uma opção significa perder outra. Este conceito se aplica a todos, inclusive a um rato faminto, onde cada pedaço de comida é importante. Mas e se os riscos forem maiores do que apenas escolher entre pequenos restos de comida e um pedaço de queijo?
Pesquisadores de Stanford investigaram como os ratos resolvem conflitos entre necessidades básicas em um estudo publicado recentemente na revista Natureza. Eles apresentaram ratos com fome e sede com igual acesso a comida e água e observaram para ver o que aconteceria a seguir.
O comportamento dos ratos surpreendeu os cientistas. Alguns gravitaram primeiro em torno da água, enquanto outros escolheram a comida. Então, com períodos de indulgência aparentemente “aleatórios”, eles alternavam entre si. Em seu estudo, o candidato a doutorado Ethan Richman, autor principal do artigo, e colegas dos departamentos de Biologia, Psiquiatria e Ciências do Comportamento e Bioengenharia exploraram o porquê. Este trabalho baseia-se em anos de colaboração entre os co-autores Karl Deisseroth, professor DH Chen da Stanford Medicine, e Liqun Luo, professor Ann e Bill Swindells da Escola de Humanidades e Ciências, para compreender como o cérebro mantém o corpo vivo .
Buridan é o quê?
“Existe um velho dilema filosófico chamado burro de Buridan”, explicou Richman, “onde você tem um burro que está igualmente faminto e sedento e igualmente longe de comida e água”. O conceito foi proposto pelos filósofos Aristóteles, Jean Buridan e Baruch Spinoza, em diferentes formas. A questão era se o burro escolheria uma necessidade em vez de outra ou permaneceria teimosamente no meio.
Mas os animais estão constantemente fazendo escolhas. Devemos satisfazer nossas necessidades para manter a homeostase. Richman e seus colegas queriam saber como o cérebro direciona o tráfego através de sinais conflitantes para desrespeitar Buridan. Eles chamam seu experimento comportamental de “Ensaio de Buridan”.
Se a fome ou a sede motivassem diretamente um rato a comer ou beber, isso mudaria assim que uma necessidade superasse a outra. Quando as necessidades eram iguais, o mouse ficava preso. Não foi isso que os pesquisadores observaram. “Nossos dados indicam que a sede e a fome não atuam como forças diretas no comportamento”, disse Richman. “Em vez disso, eles modulam o comportamento de forma mais indireta. Eles estão influenciando o que consideramos o objetivo atual do mouse.”
O objetivo de um rato
Muitas vezes pensamos nas escolhas como um momento decisivo. Os pesquisadores queriam entender quando e onde as escolhas entre comida e água se originam no cérebro. Usando avanços recentes na tecnologia de gravação, eles monitoraram a atividade de neurônios individuais espalhados pelo cérebro do rato.
Para sua surpresa, os padrões de atividade dos neurônios em todo o cérebro previram a escolha do rato, mesmo antes de lhe serem apresentadas opções. “Em vez de um único momento de escolha, o cérebro do rato transmite constantemente o seu objetivo atual”, disse Richman. “Os resultados das escolhas mais difíceis que você faz – quando as opções são estreitamente equilibradas em importância, mas as categorias são fundamentalmente diferentes – podem ter a ver com o estado em que seu cérebro se encontrava, mesmo antes de a escolha ser apresentada”, disse Deisseroth. “Esse é um resultado interessante e nos ajuda a compreender melhor aspectos do comportamento humano.”
Explorando o aleatório
Os pesquisadores descobriram que ratos famintos e sedentos muitas vezes fazem a mesma escolha repetidamente antes de mudarem repentinamente. “No modo de alimentação, o rato apenas come e come. No modo beber, ele vai beber e beber”, disse Luo. “Mas há um aspecto de aleatoriedade que faz com que eles alternem entre os dois. Dessa forma, no longo prazo, eles atendem a ambas as necessidades, mesmo que em determinado momento escolham apenas uma.”
Para testar esta aparente aleatoriedade, os investigadores realizaram outra experiência, desta vez com ratos famintos. À medida que os ratos comiam, os cientistas introduziram a sede através de uma técnica chamada optogenética. Com a optogenética, eles usaram a luz para ativar neurônios que causavam sede. Às vezes, os ratos mudavam para a água e às vezes ignoravam e continuavam comendo. O nível de sede foi sempre o mesmo, levando os pesquisadores a concluir que há uma aleatoriedade chave que influencia o objetivo do rato.
Os cientistas ficaram perplexos com a interação entre esta aleatoriedade e as intensidades relativas da fome e da sede. Para entender melhor, eles recorreram à modelagem matemática. Inspirados por uma semelhança conceitual entre seus resultados e um campo distante da física, os pesquisadores emprestaram, ajustaram e simularam diversas equações.
“Ficamos extremamente surpresos e entusiasmados ao descobrir que algumas equações simples de uma disciplina aparentemente não relacionada poderiam prever de perto aspectos do comportamento e da atividade cerebral do rato”, disse Richman. Os resultados da modelagem sugeriram que a atividade cerebral relacionada ao objetivo do rato está constantemente em movimento. Fica preso por necessidades como fome e sede. Para escapar e fazer a transição de um objetivo para outro, o rato depende de uma série de atividades aleatórias de sorte.
Este trabalho estabelece a importância da mudança do estado basal do cérebro quando se trata de tomada de decisões. No futuro, os investigadores irão explorar o que dá o tom e por que as decisões nem sempre fazem sentido.
Além de Buridan
“Em termos do burro de Buridan, podemos dizer que a decisão do burro é tomada antes de lhe ser dada uma escolha”, diz Richman, “e se tiver de esperar, então a sua escolha pode mudar espontaneamente”. As aplicações clínicas deste trabalho no contexto humano são um pouco mais complexas. “Como psiquiatra, muitas vezes penso em como tomamos decisões saudáveis (adaptativas) ou prejudiciais (desadaptativas)”, disse Deisseroth. (Os comportamentos desadaptativos têm impacto na capacidade das pessoas de tomarem decisões no seu melhor interesse e são comuns em perturbações psiquiátricas.) “É muito difícil para a família e os amigos verem os entes queridos agirem contra os seus próprios impulsos de sobrevivência. Pode ajudar a compreender as escolhas feitas como refletindo a paisagem dinâmica subjacente do cérebro do paciente, afetada mais pelo distúrbio do que pela volição consciente do paciente.”
Embora este trabalho possa não explicar o comportamento humano, ele começa a revelar uma estrutura importante para a tomada de decisões. “Esta é uma descoberta científica básica que depende de uma neuroengenharia bastante avançada, mas, no fundo, abordamos questões universais que as pessoas pensam e vivenciam o tempo todo”, disse Deisseroth. “É emocionante desenvolver e aplicar ferramentas modernas para abordar essas questões muito antigas, profundas e pessoais.”
Referência: “A difusão da paisagem neural resolve conflitos entre necessidades ao longo do tempo” por Ethan B. Richman, Nicole Ticea, William E. Allen, Karl Deisseroth e Liqun Luo, 8 de novembro de 2023, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06715-z
Este trabalho foi financiado pela National Science Foundation, a Instituto Nacional de Saúdee a Fundação Gatsby.
