Você estende a mão sobre um fogão para pegar uma panela. O que você não percebeu é que o queimador ainda estava ligado. Ai! Aquele acidente doloroso provavelmente lhe ensinou uma lição. É adaptável aprender com eventos inesperados para não repetirmos nossos erros. Nosso cérebro pode estar preparado para prestar atenção extra quando somos surpreendidos. Em um recente Natureza estudo, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts encontraram evidências de que um hormônio, a noradrenalina, altera a atividade cerebral— e o comportamento subsequente de um animal — nesses momentos surpreendentes.
A noradrenalina é uma das várias substâncias químicas que podem inundar o cérebro com sinais poderosos. Pesquisas anteriores mostram que a noradrenalina está envolvida quando nos sentimos excitados, ansiosos ou alertas e que contribui para o aprendizado. Mas a nova pesquisa mostra que desempenha um papel importante nas respostas ao inesperado.
A equipe do MIT usou um método chamado optogenética para estudar a noradrenalina em camundongos. Os cientistas adicionaram proteínas especiais sensíveis à luz aos neurônios que funcionam como um “interruptor de desligamento” para as células quando atingidas por pulsos de luz laser. Eles se concentraram em modificar uma área do cérebro chamada locus coeruleus, que mantém as células responsáveis pela liberação de noradrenalina. Com lasers, os pesquisadores conseguiram impedir que essas células produzissem o hormônio em circunstâncias específicas. Eles combinaram esse método com a marcação de fotos, uma técnica na qual as proteínas piscam com luz, permitindo que os cientistas observem a atividade nas células do locus coeruleus e, em seguida, determinem a quantidade de noradrenalina produzida.
Em seguida, os pesquisadores projetaram uma tarefa de aprendizado de tentativa e erro para os roedores. Os ratos podiam empurrar alavancas quando ouviam um som. Houve dois sons. Depois de tons de alta frequência de cerca de 12 kilohertz, os ratos que empurraram uma alavanca foram recompensados com água que podiam beber. Para tons de baixa frequência, em torno de quatro quilohertz, os ratos que acertaram a alavanca tiveram uma surpresa um pouco desagradável: um sopro de ar desconfortável foi soprado neles. Com o tempo, os ratos aprenderam a empurrar a alavanca apenas quando ouviam tons de alta frequência, porque recebiam água quando o faziam. Eles evitaram a alavanca quando ouviram tons de baixa frequência.
Quando os pesquisadores examinaram o que estava acontecendo dentro do locus coeruleus durante esses eventos, eles viram que a produção de noradrenalina aumentou em dois momentos diferentes: antes que os ratos empurrassem a alavanca e quando os roedores recebessem água ou uma lufada de ar.
Os pesquisadores suspeitam que a primeira explosão de noradrenalina indica que ela desempenha algum papel na decisão de um animal de buscar recompensas. Um de seus experimentos apoia esse palpite. Quando os cientistas diminuíram o volume dos tons, tornando mais difícil distinguir as notas de alta frequência, que produzem água, das de baixa frequência, que sopram o ar, os ratos pareciam confusos. Alguns estavam relutantes em empurrar a alavanca, mas alguns o fizeram de qualquer maneira. Em seguida, os pesquisadores usaram seu interruptor optogenético para bloquear a liberação de noradrenalina, e isso deixou os camundongos ainda mais hesitantes. A liberação de noradrenalina, ao que parecia, aumentava as chances de que os camundongos se arriscassem quando não tinham tanta certeza dos resultados. Além disso, os pesquisadores rastrearam a noradrenalina liberada antes que os ratos atingissem a alavanca e descobriram que ela viajava para o córtex motor do cérebro, uma área envolvida no envio de impulsos nervosos que estimulam o movimento muscular. Em outras palavras, o aumento na química do cérebro ajudou a levar os ratos a empurrar a alavanca.
Quanto ao segundo pico de noradrenalina, os pesquisadores descobriram que o produto químico foi liberado quando os camundongos receberam uma lufada de ar ou água – e essa resposta cerebral foi mais forte quando o resultado foi uma surpresa. Por exemplo, depois que os ratos aprenderam a vincular tons mais altos à obtenção de água, os pesquisadores decidiram agitar um pouco as coisas, às vezes liberando o sopro de ar. Essas mudanças não apenas alteraram o comportamento dos camundongos – o sopro inesperado de ar, por exemplo, tornou os camundongos mais cautelosos ao empurrar a alavanca no próximo teste – os cientistas descobriram que o locus coeruleus liberava mais noradrenalina quando os animais recebiam esses resultados inesperados. Os pesquisadores também descobriram que bloquear a liberação de noradrenalina tornava os ratos menos precisos em dominar quando empurrar uma alavanca para uma recompensa de água. Essa descoberta ajuda a provar que a noradrenalina é particularmente útil para nos ajudar a aprender com o inesperado.
Em trabalhos futuros, os pesquisadores podem investigar se existem processos semelhantes em humanos. Os cientistas também podem estudar como a noradrenalina funciona com outros mensageiros químicos, como a dopamina, que desempenham um papel em nossa resposta às recompensas. O que a nova pesquisa deixa claro é que pode haver uma história neuroquímica muito mais complexa por trás do “elemento surpresa” do que se esperava.
Você é um cientista especializado em neurociência, ciência cognitiva ou psicologia? E você leu um artigo recente revisado por pares sobre o qual gostaria de escrever para a Mind Matters? Por favor, envie sugestões para a editora de Mind Matters da Scientific American, Daisy Yuhas, em [email protected]
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