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Os pesquisadores há muito pensam que recompensas como comida ou dinheiro estimulam o aprendizado no cérebro, causando a liberação do hormônio dopamina do “bem-estar”, conhecido por reforçar o armazenamento de novas informações. Agora, um novo estudo em roedores descreve como o aprendizado ainda ocorre na ausência de um incentivo imediato.
Liderado por pesquisadores da NYU Grossman School of Medicine, o estudo explorou a relação entre a dopamina e a acetilcolina química do cérebro, também conhecida por desempenhar um papel na aprendizagem e na memória. Pesquisas anteriores mostraram que esses dois hormônios competem entre si, de modo que um aumento em um causa um declínio no outro. Acreditava-se que as recompensas promoviam o aprendizado ao desencadear simultaneamente um aumento na dopamina e uma diminuição na acetilcolina.
Acredita-se que esse súbito desequilíbrio hormonal abra uma janela de oportunidade para as células cerebrais se ajustarem a novas circunstâncias e formarem memórias para uso posterior. Conhecido como neuroplasticidade, esse processo é uma característica importante do aprendizado e da recuperação após uma lesão. No entanto, a questão permaneceu se a comida e outras recompensas externas são os únicos impulsionadores desse sistema de memória ou se nossos cérebros são capazes de criar as mesmas condições favoráveis ao aprendizado sem ajuda externa.
Para fornecer alguma clareza, os autores do estudo se concentraram em quando e em que circunstâncias os níveis de dopamina são altos ao mesmo tempo em que os níveis de acetilcolina são baixos. Eles descobriram que essa situação ocorre com frequência, mesmo na ausência de recompensas. Na verdade, acontece que os hormônios fluem e refluem constantemente no cérebro, com níveis de dopamina regularmente aumentados enquanto os níveis de acetilcolina são baixos, preparando o terreno para o aprendizado contínuo.
“Nossas descobertas desafiam a compreensão atual de quando e como a dopamina e a acetilcolina funcionam juntas no cérebro”, disse a principal autora do estudo, Anne Krok, PhD. “Em vez de criar condições únicas para o aprendizado, as recompensas aproveitam um mecanismo que já existe e está constantemente funcionando”, acrescentou Krok, que também é estudante de medicina na NYU Grossman School of Medicine.
Para a pesquisa, publicação on-line em 9 de agosto na revista Natureza, a equipe de estudo deu a dezenas de camundongos acesso a uma roda na qual eles podiam correr ou descansar à vontade. Na ocasião, os pesquisadores ofereciam aos animais um copo de água. Em seguida, eles registraram a atividade cerebral dos roedores e mediram a quantidade de dopamina e acetilcolina liberada em diferentes momentos.
Como esperado, a bebida criou os padrões típicos de liberação de dopamina e acetilcolina que são estimulados por recompensas. No entanto, a equipe também observou que bem antes de receber água, a dopamina e a acetilcolina já seguiam ciclos de “fluxo e refluxo” aproximadamente duas vezes a cada segundo, durante os quais os níveis de um hormônio diminuíam enquanto o outro subia. Krok observa que esse padrão continuou independentemente de os roedores estarem correndo ou parados. Ondas cerebrais semelhantes foram observadas em humanos durante períodos de introspecção e descanso, acrescenta ela.
“Esses resultados podem ajudar a explicar como o cérebro aprende e ensaia por conta própria, sem a necessidade de incentivos externos”, disse o autor sênior do estudo e neurocientista Nicolas Tritsch, PhD. “Talvez esse circuito pulsante faça o cérebro refletir sobre eventos passados e aprender com eles.”
Dito isso, Tritsch, professor assistente do Departamento de Neurociência e Fisiologia da NYU Langone Health, adverte que sua pesquisa não foi projetada para dizer se os cérebros dos camundongos processam informações da mesma forma que os cérebros humanos fazem durante esse aprendizado “autodirigido”. como ele descreve.
No entanto, diz ele, os resultados do estudo também podem oferecer novas formas de entender as condições neuropsiquiátricas que foram ligadas a níveis incorretos de dopamina, como esquizofrenia, transtorno de déficit de atenção/hiperatividade (TDAH) e depressão.
Na esquizofrenia, por exemplo, os pacientes costumam ter delírios que contradizem a realidade. Se o circuito de dopamina-acetilcolina está constantemente fortalecendo as conexões no cérebro, diz Tritsch, problemas com esse mecanismo podem levar à formação de muitas conexões incorretas, fazendo com que elas “aprendam” eventos que realmente não ocorreram.
Da mesma forma, a falta de motivação é um sintoma comum da depressão, dificultando a realização de tarefas básicas, como levantar da cama, escovar os dentes ou ir para o trabalho. É possível que uma interrupção no sistema de acionamento interno esteja contribuindo para esses problemas, dizem os autores.
Como resultado, Tritsch diz que a equipe de pesquisa planeja examinar como os ciclos de dopamina-acetilcolina se comportam em modelos animais de tais doenças mentais, bem como durante o sono, o que é importante para a consolidação da memória.
O financiamento para o estudo foi fornecido pelos National Institutes of Health concede DP2NS105553, R01MH130658, T32NS086750, T32GM007308 e T32GM136573. Financiamento adicional foi fornecido pela Alfred P. Sloan Foundation, Danna Foundation, Whitehall Foundation, Feldstein Medical Foundations e Vilcek Scholars Award.
Além de Krok e Tritsch, outros pesquisadores envolvidos no estudo foram Marta Maltese, PhD; e Pratik Mistry, MS; na NYU Langone e Xiaolei Miao, PhD; e Yulong Li, PhD, da Escola de Ciências da Vida da Universidade de Pequim, em Pequim.
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