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Como o cérebro

Champalimaud Centre for the Unknown

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IMAGE: RegiÃμes cerebrais diferentes introduzem previsibilidade e acaso no timing das nossas acçÃμes view more 

Credit: Gil Costa (Centro Champalimaud)

A escolha do momento de agir pode ser tão importante como a da acção a executar. Mas mesmo em condições laboratoriais extremamente controladas, o timing das acções dos sujeitos nunca é completamente previsível. Esta componente aparentemente aleatória pode desempenhar um papel importante em situações de competição e na exploração de opções comportamentais.

Agora, neurocientistas do Centro Champalimaud em Lisboa, Portugal, mostraram que o momento preciso da execução de uma acção é uma combinação de uma componente previsível e de uma componente imprevisível que são processadas por regiões diferentes do cérebro. Os seus resultados são publicados na edição de 17 de Maio da revista Neuron. Em muitas situações, a escolha do momento certo para agir é crucial para o sucesso da acção. Agir demasiado cedo ou demasiado tarde leva a falhar o alvo, a desperdiçar oportunidades e tempo. Mas para conseguir agir no momento certo, é preciso adquirir experiência e saber adaptar-se às situações.

Introduzir "ruído" no timing de uma acção pode parecer contraproducente. Mas a imprevisibilidade pode muitas vezes ser benéfica. No futebol, por exemplo, a capacidade de um jogador experiente fintar o guarda-redes depende em parte da imprevisibilidade do timing do seu pontapé e do movimento que imprime à bola. Numa dada situação, se a mesma acção fosse sempre executada da mesma forma e no mesmo momento, os organismos seriam facilmente ultrapassados pelos competidores. E também não haveria espaço de manobra para explorar melhores soluções, não haveria criatividade.

Com é que o cérebro consegue optimizar o timing das acções em função das circunstâncias, mas retendo, ao mesmo tempo, uma boa dose de imprevisibilidade? Foi esta a pergunta a que os autores do novo estudo quiseram responder.

"O nosso objectivo era perceber melhor os mecanismos cerebrais que determinam o timing das acções", diz Zach Mainen, que liderou o estudo. "Interessava-nos em especial a grande variabilidade do instante em que as acções são executadas - e o facto de este aparente carácter aleatório do timing existir mesmo quando a situação que motiva a acção é a sempre mesma."

Para estudar a questão, os cientistas treinaram ratos a executar uma tarefa que testava a paciência destes animais. Os ratos ouviam um som e, a dada altura, tinham de decidir dirigir-se a um dispensador de água. Contudo, os animais aprendiam que, se fossem pacientes e esperassem (um tempo aleatório) por um segundo som antes de irem beber, a quantidade de água dispensada seria bastante maior do que se desistissem e se deslocassem ao bebedouro antes de ouvirem o segundo som.

E de facto, nesta situação experimental, o tempo que o animal está disposto a esperar pelo segundo som é, em parte, previsível. Mas ao mesmo tempo, há uma importante componente de acaso, de imprevisibilidade.

Separação de poderes

Numa segunda fase, os cientistas repetiram a experiência mas desta vez, registaram a actividade de múltiplos neurónios, em simultâneo, ora numa região do córtex pré-frontal (responsável pelas tomada de decisão, a planificação, a aprendizagem) designada MPFC, ora numa região do córtex motor, designada M2 (que se pensa estar envolvida no controlo directo dos movimentos). Ambas estas regiões são necessárias para a escolha certa do timing das acções.

Os registos da actividade neuronal permitiram-lhes observar que, no M2, essa actividade refletia ambas a componente aleatória e a componente previsível do timing da acção. Mas o resultado "mais surpreendente", diz Masayoshi Murakami, o primeiro autor do estudo, foi que o MPFC não tem nada a ver com a componente aleatória do timing da acção. "Mostrei que o MPFC não está interessado na componente aleatória - e é nesta separação [de funções entre o MPFC e o M2] que reside a novidade", acrescenta.

"Descobrimos que duas áreas diferentes do cérebro parecem desempenhar papéis muito diferentes na geração do timing da acção", resume por seu lado Mainen. "Uma área, o córtex pré-frontal mediano [MPFC], parece monitorizar o tempo de espera ideal com base na experiência adquirida. E uma segunda área, o córtex motor secundário [M2], também monitoriza o timing ideal, mas acrescenta-lhe variabilidade para tornar as decisões individuais imprevisíveis. Esta possível 'separação de poderes' no cérebro não tinha sido devidamente avaliada até aqui."

Como interagem as duas áreas? Segundo Mainen, os novos resultados também sugerem que a geração da componente "determinista" do timing acontece primeiro e que a componente aleatória (ou "estocástica") é a seguir acrescentada por cima. "A variabilidade não 'flui' para trás", argumenta. "A não ser assim, as duas regiões apresentariam variabilidade". Mas serão precisos mais estudos para confirmar esta hipótese.

"Uma interacção semelhante entre optimização e geração de variabilidade está na base da teoria da evolução. Aqui, começamos a ver como isto se joga no cérebro", conclui Mainen.

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