07/02/2020

Camundongos detetives conseguem ler nas entrelinhas como os humanos

Redação do Diário da Saúde
Camundongos têm capacidade de inferência similar aos humanos
Os camundongos, com os seus talentos de "detetive", são tão capazes de encontrar prêmios escondidos quanto os humanos.
[Imagem: Diogo Matias]

Inferência

Sherlock Holmes é talvez o mais célebre exemplo do poder da inferência, a utilização de indícios indiretos para revelar verdades escondidas. Há muito tempo que os neurocientistas tentam perceber as bases neurais desta sofisticada capacidade cognitiva.

Também conhecida como a capacidade de "ler nas entrelinhas", essa característica explica porque algumas pessoas parecem saber, muito antes do que os outros, quem é o assassino num filme ou o sentido de um poema abstrato. Mas, embora nem todos sejamos "Sherlocks", todos temos essa capacidade de inferência em alguma medida.

Agora, uma astuta experiência - realizada no ser humano e em camundongos - forneceu pistas "elementares" sobre essa capacidade inerente ao ser humano.

O que os neurocientistas tentam há muito tempo é descobrir como a inferência é gerada no cérebro. Uma das abordagens para isso tem sido conceber experiências que permitam estudar esta capacidade cognitiva em animais de laboratório. Mas algumas tarefas se revelaram muito difíceis para os animais, enquanto outras forneceram resultados ambíguos.

Pietro Vertechi e seus colegas do Centro Champalimaud (Portugal) parecem ter encontrado uma forma de sair desta encruzilhada: "Em vez de impormos condições nas quais os camundongos teriam de se comportar como seres humanos 'em miniatura', decidimos criar uma tarefa mais natural para os camundongos, baseada nos seus dotes inatos de procura de alimentos - os mesmos que utilizam para encontrar água e comida."

Dedução nos animais

Durante a experiência, os camundongos tinham de utilizar a inferência para descobrir a localização de uma recompensa de água, que aparecia aleatoriamente em um de dois bebedouros. A localização da recompensa era controlada por duas variáveis independentes, ambas desconhecidas dos camundongos: a probabilidade de que o bebedouro ativo realmente tivesse água e a probabilidade de que os bebedouros passassem do estado ativo para o estado inativo.

"Se os camundongos conseguissem ligar os indícios, iriam otimizar o seu comportamento, passando de um bebedouro para o outro para receber a recompensa com um mínimo de tempo de espera," explicou o professor Zachary Mainen.

Graças a este dispositivo, os cientistas conseguiram controlar precisamente a dificuldade da tarefa. Por exemplo, um cenário em que ambas as probabilidades de receber água e de trocar de local fossem elevadas seria relativamente fácil. Neste caso, a falta de recompensa indicava que o camundongo se encontrava provavelmente à espera de água no bebedouro errado.

Pelo contrário, se ambas essas probabilidades fossem baixas, o camundongo teria muito mais dificuldade em decidir, porque neste segundo caso, a falta de água durante uma dada tentativa não constituiria um forte indício de que uma troca de localização tivesse ocorrido.

Adivinhar as regras do jogo

Surpreendentemente, os camundongos conseguiram descobrir muito rapidamente o que estava acontecendo. "Eles otimizaram o seu comportamento em poucas sessões, ajustando o número de tentativas num dado bebedouro em conformidade com as regras do jogo. Mais precisamente, toleravam muito mais falhas nas condições difíceis, pouco informativas, do que nas condições fáceis," disse Vertechi.

É de fato impressionante que os camundongos tenham conseguido resolver esta difícil tarefa. Mas como é que os cientistas fizeram para mostrar

A seguir, a equipe precisava provar que estes resultados eram compatíveis com a inferência, e não com outras estratégias de resolução de problemas.

"Os cientistas acreditam em geral que os camundongos reagem à taxa direta de recompensa. Mas, se fosse esse o caso, os animais teriam ficado ao pé do bebedouro que, em média, lhes proporcionava o maior número de recompensas, tentando obter água nesse bebedouro durante muito mais tempo, mesmo depois de o bebedouro ter ficado inativo. Mas o que aconteceu foi que os nossos camundongos mudavam de bebedouro mal tinham a certeza que este já não estava ativo, independentemente do número de recompensas que tinham obtido nesse bebedouro no passado. Isto sugere fortemente que os camundongos estavam a fazer inferências," detalhou Eran Lottem, membro da equipe.

A versão humana foi muito mais fácil de ser planejada, envolvendo um jogo de computador em que os voluntários tinham que encontrar a localização de um monstro e acertá-lo com uma pedra. Tal como os camundongos, os humanos tinham de descobrir dois conjuntos de variáveis: a probabilidade de atingir o monstro quando apontam para o local certo e a probabilidade de ocorrer uma troca de esconderijo.

Inferência nos humanos e nos animais

Para os cientistas, os resultados mostram que camundongos e humanos resolvem o problema de forma notavelmente semelhante.

"Não só a estratégia é praticamente idêntica, mas ambas as espécies são sensíveis aos mesmos desafios", disse o pesquisador Dario Sarra. "Especificamente, o processo de inferência demorou mais tempo, nas duas espécies, quando as probabilidades de recompensa e de mudança de estado eram baixas, o que gerava uma maior incerteza global. Diga-se porém que, independentemente da dificuldade, os humanos percebiam o que estava para acontecer muito mais depressa do que os camundongos, otimizando o seu desempenho logo durante a primeira sessão."

Segundo Mainen, os resultados implicam que "os jogos de vídeo fazem de nós camundongos. Alguns destes jogos, tal como o que desenvolvemos, recorrem a comportamentos fundamentais, neste caso o de procura de alimentos. Ficamos surpreendidos ao ver que os comportamentos de ambas as espécies eram tão parecidos. Mas no fundo, isto mostra o quanto estas duas espécies têm em comum."

Mecanismos neurais

A equipe tenciona utilizar as versões para camundongo e humano da tarefa como ferramenta de estudo dos mecanismos neurais subjacentes a este processo cognitivo.

"Neste estudo, já começamos a explorar algumas destas questões. Em particular, pudemos observar que uma área cerebral, o córtex orbitofrontal, tinha um papel essencial no processo de inferência. Em ensaios com camundongos cujo córtex orbitofrontal tinha sido inativado, a estratégia comportamental dos animais tornou-se mais simples, mais ingênua. Este é um resultado muito interessante, que nos vai ajudar a aprofundar o nosso conhecimento sobre como o processo de inferência decorre no cérebro," disse Mainen.

Indo além, a equipe também está interessada em ver se a versão em jogo de vídeo poderá ser utilizada para caracterizar perfis psicológicos específicos.

"Por exemplo", explica Vertechi, "será que as pessoas que sofrem de perturbações de controle dos impulsos, ou de depressão, tendem a adotar estratégias específicas? Se descobrirmos que a resposta a esta pergunta é afirmativa, poderemos então aproveitar a tarefa análoga nos roedores para estudar os mecanismos neurais subjacentes a esses perfis específicos."

Checagem com artigo científico:

Artigo: Inference based decisions in a hidden state foraging task: differential contributions of prefrontal cortical areas
Autores: Pietro Vertechi, Eran Lottem, Dario Sarra, Beatriz Godinho, Isaac Treves, Tiago Quendera, Matthijs Nicolai Oude Lohuis, Zachary F. Mainen
Publicação: Neuron
DOI: 10.1016/j.neuron.2020.01.017

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