quinta-feira, 4 de outubro de 2012

Realidade virtual permite ver o cérebro de ratinhos a tomar decisões

Ao fundo deste corredor virtual, qual será a decisão do ratinho?

Ao fundo deste corredor virtual, qual será a decisão do ratinho? (F. Collman, C. Harvey, D. Dombeck e D. W. Tank)

Ao visualizar a maneira como os neurónios se activavam, foi possível prever, como que "lendo o pensamento" dos animais, se eles iam virar para o lado certo ou errado ao fundo de um corredor.

Há vários anos que, no laboratório de David Tank, na Universidade de Princeton, os ratinhos jogam jogos de realidade virtual. Com as patas em cima de uma passadeira esférica com 20 centímetros de diâmetro e a cabeça firmemente presa para não a mexerem, vêem, projectado num ecrã que apanha todo o seu campo de visão, um longo corredor de 1,80 metros com desenhos de várias cores nas paredes.

Correm virtualmente até ao fundo, em cima da bola, onde acabam sempre por dar com um corredor transversal e têm então de virar para a esquerda ou a direita. Tomarem a boa decisão é essencial: estão cheios de sede e só quando acertam recebem uma gota de água. O sistema experimental desenvolvido por Tank e os seus colegas integra ainda um dispositivo óptico que permite ver, por fluorescência, populações inteiras de neurónios activos no cérebro dos ratinhos a cada instante da realização da tarefa.

A situação destes animais pode parecer desconfortável, mas eles não se importam de correr em cima da bola. Adaptam-se ao ambiente virtual e nem o facto de terem a cabeça imobilizada os consegue desviar do seu objectivo: hidratar-se tantas vezes quanto possível. De facto, após umas sessões de treino, viram para o lado certo mais de 90% das vezes. "Ficámos impressionados com o comportamento dos ratinhos em cima da bola", disse na segunda-feira David Tank. O cientista estava a expor os seus mais recentes resultados numa conferência durante o 2.º Simpósio Champalimaud de Neurociências, que decorre até esta quarta-feira na Fundação Champalimaud, em Lisboa, e reúne um elenco internacional de "craques" da área.

Os animais sabem para que lado terão de virar: aprenderam que, a cada tentativa, os desenhos nas paredes da primeira parte do percurso e a posição (à esquerda ou à direita) de uma espécie de cartaz, a meio caminho, lhes dariam a informação pertinente. Mas a dificuldade é que, passadas essas indicações "rodoviárias", o cruzamento ainda fica longe e os ratinhos vão por isso ver-se obrigados a memorizar, durante um curto período, a informação que receberam para tomar a decisão no fim. Faz pensar naquelas vezes em que, ao volante de um automóvel, estamos quase a chegar a uma rotunda e a placa com as indicações ficou para trás, a metros de distância... 

Num dos seus últimos estudos (publicado na revista Nature), estes cientistas analisaram os padrões de activação neuronal, durante esta tarefa, de uma área do cérebro chamada "córtex parietal posterior" - associada à planificação dos movimentos e à tomada de decisão. E tiveram uma surpresa: os diversos neurónios iam-se activando sequencialmente, como que transmitindo a informação uns aos outros à medida que o ratinho passava pelas diversas fases da sua tarefa - a decisão, a espera para a aplicar e a execução da viragem.

"A noção de que a tomada de decisão corresponde a uma sequência de activações neuronais não é muito popular", diz Tank. A ideia mais aceite é a de que o cérebro armazena informação e toma decisões com base na activação de várias classes de neurónios e que, em cada classe, o nível de actividade dos neurónios é constante (baixo ou alto) ao longo de toda a tarefa. "Não é isso que nós vimos. Foi algo inesperado." 

De facto, a sequência de activação quando o animal vai seguir pela esquerda é completamente distinta da que corresponde a seguir pela direita. "70% dos neurónios envolvidos na sequência "virar à esquerda" são diferentes dos neurónios da sequência "virar à direita"", explica Tank. Ao ponto de se conseguir prever, segundos antes, qual será o comportamento do ratinho. "Ao vermos quais os neurónios activos, conseguimos saber para onde o animal vai virar antes de ele o fazer", diz Tank.

E quando os ratinhos se enganam? Como é que isso se vê? Nesses casos, a sequência da activação neuronal começa como se o animal fosse tomar a decisão certa, mas, a dada altura, essa trajectória de activações deriva para o lado errado e eles enganam-se, responde Tank. Terá isto implicações para o estudo das perturbações da aprendizagem? "Ainda é muito cedo para responder", diz Tank. "Acredito que esta forma de encarar a tomada de decisão vai ser generalizada a comportamentos complexos, mas ainda vamos demorar muito tempo a prová-lo." 

fonte: Público

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