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Os cientistas demonstraram como os ratos escolhem entre três estratégias diferentes para navegar pelos arredores em direção a um objetivo.
Seu estudo, publicado hoje como um eLife Preprint revisado, fornece o que os editores descrevem como um novo aparato comportamental valioso para diferenciar as estratégias que os animais usam para se orientar em um ambiente.
Os animais podem usar várias estratégias diferentes, ou uma combinação delas, para se movimentar em seus arredores. Como eles selecionam essas estratégias com base na natureza e familiaridade de seu ambiente não está claro.
Uma maneira de estudar isso é usando o labirinto de Barnes, no qual os roedores exploram uma arena circular até encontrar uma caixa de fuga localizada sob um dos vários buracos ao longo da periferia da arena. Critérios simples, como o número de buracos visitados, são usados para classificar a estratégia empregada pelos camundongos em cada tentativa do labirinto.
“Os labirintos típicos de Barnes funcionam sob a suposição de que a mesma estratégia é mantida durante todo o teste, então não está claro se eles capturam com precisão toda a gama de estratégias de navegação usadas por ratos”, explica o co-autor Ju-Young Lee, um PhD aluno do Brain Science Institute, Korea Institute of Science and Technology (KIST), Seul, República da Coreia.
Para resolver essa deficiência, Lee e seus colegas desenvolveram uma variante automatizada do Labirinto de Barnes, que lhes permitia randomizar as posições inicial e final para cada tentativa individual, sem interferir no experimento.
“Nosso labirinto é semelhante ao labirinto de Barnes, pois os ratos exploram uma arena aberta e navegam até um objetivo escolhido entre 24 portas espaçadas uniformemente ao longo da borda da arena”, diz o co-autor principal, Dahee Jung, pós-doutorado no Brain Science Institute. , KIST. “A diferença com o nosso é que ele apresenta dois objetos luminosos dentro da arena como pistas de orientação, e os ratos começam na borda, em vez do centro.”
A equipe monitorou as trajetórias de 10 camundongos machos e 10 fêmeas completando o labirinto ao longo de 15 dias. Durante esse tempo – a fase de aquisição – os camundongos realizaram 10 tentativas por dia. Em seguida, a equipe realizou um teste de sondagem, no qual a porta do gol permaneceu fechada e os camundongos puderam explorar a arena por dois minutos. Finalmente, por mais quatro dias – a fase de reversão – os camundongos realizaram a mesma tarefa da fase de aquisição, mas com um local de objetivo diferente.
Apesar das diferenças na configuração do labirinto, a equipe descobriu que as taxas de aprendizado e as estratégias espaciais usadas pelos camundongos eram comparáveis às relatadas no labirinto tradicional de Barnes. Ao longo da fase de aquisição, os camundongos visitaram progressivamente menos vestíbulos, indo em direção ao vestíbulo objetivo mais rapidamente. Para determinar se eles dependiam de pistas visuais para encontrar o objetivo, os pesquisadores analisaram a proporção de visitas a cada vestíbulo. Isso revelou uma preferência por vestíbulos nas proximidades do local do objetivo ao longo da fase de aquisição, apoiando a teoria de que os camundongos usaram os marcadores luminosos para obter informações espaciais.
A equipe considerou que os ratos usaram três estratégias de navegação para atingir seu objetivo: busca aleatória, espacial e serial (onde visitaram vestíbulos consecutivos). Em seguida, eles usaram modelos para realizar simulações para explicar qual estratégia de busca era responsável pelos padrões de vestíbulos visitados pelos ratos. As simulações para cada estratégia individual não foram capazes de reproduzir os resultados experimentais individualmente, então a equipe desenvolveu modelos que combinavam as três estratégias.
Em um desses modelos, os camundongos escolheram uma das estratégias no início do teste e, a cada vez, completaram um determinado número de segmentos. Este modelo replicou melhor os dados dos experimentos da equipe, demonstrando pela primeira vez que os padrões de visitas ao vestíbulo podem ser explicados por uma combinação de todas as três estratégias de navegação.
Os editores da eLife dizem que é importante investigar melhor como o desenvolvimento da estratégia varia entre ratos individuais. Isso pode ser feito medindo as mudanças na estratégia ao longo dos dias para cada camundongo individual e analisando como a média da população – com base nos dados dos camundongos individuais – corresponde a essas descobertas.
“Nosso estudo fornece uma nova versão do labirinto de Barnes e ferramentas analíticas que nos permitiram rastrear o repertório de estratégias de navegação em camundongos ao longo do tempo”, conclui o autor sênior Sébastien Royer, pesquisador principal do Brain Science Institute, KIST. “Essas ferramentas podem ser combinadas no futuro com abordagens optogenéticas e/ou farmacogenéticas para investigar os mecanismos neurais subjacentes à seleção de estratégias em um determinado ambiente.”
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