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O corpo do cogumelo – a região de aprendizagem e memória no cérebro dos artrópodes – é responsável pela capacidade dos insetos de tomar decisões comportamentais abstratas, que são então executadas por redes motoras a jusante. Esse é o resultado de um estudo conduzido pelo professor Dr. Martin Paul Nawrot e pelo Dr. Cansu Arican do grupo de trabalho ‘Neurociência de Sistemas Computacionais’ do Instituto de Zoologia da Universidade de Colônia. A pesquisa foi relatada em Biologia Atual sob o título ‘A produção do corpo em cogumelo codifica a decisão comportamental durante a transformação sensório-motora’.
Durante muito tempo, a visão predominante entre os investigadores foi a de que os insectos reagem de uma forma robótica de acordo com padrões simples de estímulo-resposta, mas esta suposição mudou muito nas últimas duas décadas: “Os insectos têm capacidades cognitivas simples, tais como a formação de memória e recordação, bem como tomada de decisão dependente da experiência. Apesar de seus cérebros comparativamente pequenos, eles exibem padrões comportamentais complexos”, disse o professor Nawrot.
Nos insectos invertebrados e nos mamíferos – e, portanto, também nos humanos – os processos necessários do sistema nervoso seguem princípios básicos semelhantes em muitos aspectos. Isto inclui um rápido processamento sensorial das condições ambientais e sua avaliação, uma comparação com a experiência adquirida (e, consequentemente, uma decisão confiável entre possíveis opções de comportamento) e, em última análise, a execução física de uma sequência comportamental.
15 anos de pesquisa sobre um circuito cerebral
Uma importante região de processamento no cérebro central do inseto, conhecida como corpo de cogumelo devido ao seu formato anatômico, é crucial para a formação da memória. Nos últimos 15 anos, vários esforços de investigação mostraram que a informação da memória é codificada pela valência de um estímulo sensorial na saída do corpo do cogumelo. No âmbito do grupo de pesquisa FOR 2705 ‘Dissection of a Brain Circuit: Structure, Plasticity and Behavioral Function of the Drosophila Mushroom Body’, financiado pela Fundação Alemã de Pesquisa desde 2018, a equipe de Colônia liderada pelo Professor Nawrot também está contribuindo para este campo de pesquisa. Os insetos determinam se um determinado estímulo foi previamente memorizado como positivo (por exemplo, um cheiro que promete comida) ou negativo (por exemplo, um cheiro de substâncias patogênicas, como bactérias nocivas, nos alimentos). Estudos recentes também mostraram que os neurônios de saída do corpo do cogumelo também avaliam estímulos sensoriais que são relevantes para o comportamento inato, ou seja, comportamento não baseado na experiência.
Descrição de uma nova função do corpo do cogumelo
Neste último estudo, a autora principal, Dra. Cansu Arican, descreve como ela mediu a atividade dos neurônios de saída do corpo do cogumelo na barata americana (Periplaneta americana) em seus experimentos, ao mesmo tempo em que filmava o comportamento alimentar dos animais. Esta grande espécie de inseto foi escolhida porque tem um cérebro muito maior do que a mosca da fruta Drosophila, que muitas vezes serve como organismo modelo em pesquisa básica. Isto permitiu a medição electrónica de sinais neuronais, tornando possível medir e interpretar simultaneamente tanto a actividade de estímulo com diferentes odores alimentares como as respostas neuronais no corpo do cogumelo – e, em última análise, o comportamento alimentar do animal – como uma possível resposta comportamental a o estímulo com alta precisão temporal.
A equipa de investigação observou que os neurónios de saída do corpo do cogumelo não só codificam a valência de um odor específico, por exemplo o odor de comida comparado com um odor neutro, como também tomam uma decisão sobre a execução do respetivo comportamento alimentar com base nesta informação. Eles tomam a decisão comportamental não apenas com base nas informações desta valência; o estado atual do animal também é importante, por exemplo se ele está com fome ou não naquele momento. No respectivo ensaio e com base no padrão de resposta neural, foi assim possível prever com precisão se o animal apresentaria o comportamento alimentar apenas cerca de um décimo de milissegundo depois.
Semelhante às áreas motoras do córtex cerebral no cérebro humano, o corpo do cogumelo toma uma primeira decisão comportamental e envia um comando motor abstrato para a rede motora a jusante – no caso dos humanos, esta é a medula espinhal – que em seguida, executa o comportamento ativando os músculos relevantes. “Este resultado contesta a visão predominante do corpo do cogumelo, que agora pode ser visto como um centro para a formação de memória e tomada de decisões comportamentais. Isto é importante porque a investigação sobre cérebros de insectos também é relevante para a compreensão da função de cérebros mais complexos.” Dr. Cansu Arican resumiu os resultados.
O estudo foi apoiado por financiamento da Fundação Alemã de Pesquisa e da rede “iBehave”.
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