O comportamento humano é frequentemente explicado em termos de entidades invisíveis, como motivação, curiosidade, ansiedade e confiança. O que não está claro é se essas entidades mentais são codificadas por neurônios específicos em áreas específicas do cérebro.
O professor Adam Kepecs, do Cold Spring Harbor Laboratory, respondeu a algumas dessas perguntas em uma nova pesquisa publicada na Nature. Os resultados podem levar ao desenvolvimento de tratamentos mais eficazes para transtorno obsessivo-compulsivo, jogo compulsivo e outros transtornos psiquiátricos.
A equipe estudou o córtex orbitofrontal, uma área crítica para a tomada de decisões em humanos e animais. Os danos a essa região cerebral prejudicam a tomada de decisões. Em um exemplo famoso, Phineas Gage, um trabalhador ferroviário, sobreviveu a danos extremos nessa área quando uma barra de ferro perfurou seu crânio em uma explosão. Gage sobreviveu, mas sua personalidade e habilidades de tomada de decisão não.
Kepecs e seu laboratório decidiram esclarecer como os neurônios do córtex orbitofrontal codificam variáveis ??mentais, como motivação ou confiança.
“Queríamos entender como os neurônios codificam essas entidades misteriosas, qual é a lógica por trás disso, qual é a arquitetura do córtex orbitofrontal”, disse Kepecs. Ao monitorar a atividade neuronal no cérebro de ratos que tomam decisões complexas, a equipe identificou uma estrutura nova e insuspeita na organização funcional do córtex orbitofrontal.
Os pesquisadores procuram determinar quais mensagens essa atividade neural representa. A abordagem padrão é determinar quais características do mundo um neurônio se preocupa (quais aumentam sua atividade) e quais características são insensíveis (sem alteração na atividade). Por exemplo, no córtex visual, os neurônios são sintonizados nas bordas dos objetos e cada neurônio tem preferência por bordas de orientação diferente. “Quando você lida com variáveis ??mentais, a pergunta passa a ser:” Como eu as defino? ??”, Disse Kepecs.” Como eu realmente sei que isso é confiança ou valor? “
O insight principal foi o uso de modelos matemáticos de comportamento de escolha para calcular a confiança na decisão. “Essa abordagem produziu previsões bastante específicas sobre como uma representação de confiança se parece em termos de variáveis ??observadas, como a dificuldade da decisão ou a escolha feita. Verificou-se que muitos neurônios orbitofrontais eram consistentes com essas previsões, sua atividade aumentando ou diminuindo com a confiança na decisão formalmente definida.
Estudos anteriores do córtex orbitofrontal identificaram variáveis ??mentais semelhantes, mas, diferentemente de outras regiões do cérebro, como o córtex visual, não havia ordem nas respostas e a complexidade da codificação era desconcertante. “O que as pessoas acharam foi uma bagunça”, disse Kepecs, que passou sua carreira compreendendo os fundamentos neurais da tomada de decisões.
Para entender essa bagunça, Kepecs e sua equipe adotaram uma abordagem diferente das outras.
A pós-doutoranda Junya Hirokawa, agora professora associada da Universidade Doshisha em Kyoto, Japão, registrou grandes populações de neurônios do córtex orbitofrontal e usou sofisticadas técnicas de aprendizado de máquina para entender seus padrões de atividade. A equipe descobriu que os neurônios se enquadravam em grupos funcionais distintos. E cada grupo de neurônios codificado para diferentes variáveis ??mentais, como confiança na decisão ou valor da recompensa, revelando uma organização altamente estruturada até então insuspeita.
Finalmente, Kepecs se perguntou se esses grupos funcionais são suportados por estrutura anatômica especializada. Para fazer isso, a equipe usou vírus projetados para atingir um grupo específico de neurônios, aqueles que enviam conexões ao estriado, uma parte do cérebro importante para atualizar ou repensar o valor de uma escolha. Eles monitoraram a atividade desses neurônios e descobriram que eles codificavam para outra variável mental, o valor da recompensa, aumentando a atividade quando a recompensa esperada era baixa.
“O que isso faz para nós é o seguinte:” Veja, pode haver uma lógica anatômica que faça parte dessa lógica funcional “”, disse Kepecs.
A desconstrução dessa relação lógica entre a forma como os neurônios funcionam durante diferentes tarefas e como eles estão fisicamente estruturados no cérebro também pode abrir possibilidades como tratamentos para distúrbios psiquiátricos, como estimular com mais precisão o cérebro de pacientes com depressão grave, Parkinson e outros tipos de doenças.
Publicado em 11/12/2019
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