Experimento monitorou a atividade cerebral dos animais em ambiente de realidade virtual
Foto: Lynn Ketchum / Oregon State University (CC BY-SA 2.0)
Cientistas do Centro Riken para Ciência do Cérebro, no Japão, e colaboradores no mesmo país descobriram neurônios específicos no cérebro que monitoram se previsões feitas por peixes se realizam. Usando um novo aquário equipado com realidade virtual em que é possível monitorar a atividade cerebral do peixe-zebra (Danio rerio, também conhecido como paulistinha, entre outros nomes) conforme ele aprende a navegar por sinalizações virtuais, os pesquisadores encontraram neurônios que permitem aos peixes evitar riscos de forma eficiente e criar um “mapa de perigos” no cérebro para que escapem para um local seguro. O estudo foi publicado hoje, 29, na Nature Communications.
Prever o futuro é parte integral da tomada de decisões para peixes, como é para humanos. Quando situações reais não condizem com as expectativas, o cérebro gera “avisos de erros de previsão”, que nos dizem que as expectativas estavam erradas. As expectativas, por sua vez, são formadas por modelos internos do ambiente, e o novo estudo descobriu que, assim como nós, os peixes têm tais modelos em seus cérebros. Os pesquisadores monitoraram avisos de erro de previsão associados à atividade cerebral em tempo real conforme os peixes-zebra aprendiam a evitar perigos em seu tanque e descobriram que os animais tentavam manter os avisos de erro de previsão em uma taxa baixa. Como evitar riscos é um comportamento conservado evolutivamente, os resultados jogam luzes sobre circuitos cerebrais importantes de todos os vertebrados, inclusive os humanos.
Os peixes-zebra são pequenos e translúcidos, o que torna fácil monitorar sua atividade cerebral. No experimento, o peixe, preso por uma espécie de arreio, precisava escolher entre zonas de realidade virtual azuis ou vermelhas confororme nadava virtualmente e aprendia a associar as cores com perigo ou com segurança. Os pesquisadores estavam particularmente interessados numa parte frontal do cérebro chamada telencéfalo, correspondente ao córtex cerebral e outras estruturas em mamíferos, que contribui para a tomada de decisão. Conforme os animais aprendiam a evitar risco na realidade virtual, a mudança na atividade cerebral era registrada, levando à descoberta de neurônios ligados ao aviso de erro de previsão.
Distintas populações ativas de neurônios emergiam conforme os peixes começavam a aprender que a rota virtual com entornos azuis levava a situações de risco e a rota vermelha significava segurança (eles foram condicionados a identificar isso por meio de choques elétricos). Depois uma reversão experimental da associação, em que vermelho significava perigo, e azul, segurança, levou à inativação desses neurônios. Isso mostrou aos cientistas que os peixes estavam provavelmente codificando uma regra comportamental, e não simplesmente a cor que exergavam. Em outra mudança do espaço de realidade virtual, o cenário foi alterado de forma a permanecer igual a despeito do movimento da cauda do peixe, ou seja, movimentá-la para nadar para a frente não fazia com que o ambiente visual fosse para trás dele, como seria esperado. “Achamos que essa população de neurônios está codificando avisos de erro de previsão no cérebro, comparando a visão de seu entorno com a visão prevista, que os peixes tinham aprendido que os levaria a um local seguro se se comportassem de certa forma”, disse o autor principal do estudo, Makio Torigoe.
“Todo animal precisa fazer previsões para seu futuro baseadas no que ele aprendeu antes”, complementa o líder da equipe de pesquisadores, Hitoshi Okamoto. “Agora sabemos como essas previsões são comparadas com o que os animais realmente encontram no mundo e que partes do cérebro do peixe-zebra conduzem à subsequente tomada de decisão.”
