A serotonina aumenta a velocidade da aprendizagem, achados do estudo

Uma equipe internacional do centro de Champalimaud para o desconhecido (CCU), em Portugal, e o University College Londres (UCL), no Reino Unido, descobriram um efeito previamente desconhecido da serotonina na aprendizagem. Seus resultados são publicados na edição do 26 de junho de 2018 das comunicações da natureza do jornal.

A serotonina é um dos produtos químicos principais que as pilhas de nervo se usam para comunicar um com o otro, e seus efeitos no comportamento são ainda obscuros. Por muito tempo, os neurocientistas foram ajustados em construir uma teoria integrada de que serotonina faz realmente no cérebro normal. Mas foi desafiante fixar para baixo a função da serotonina, especialmente para aprender. Usando um modelo matemático novo, agora os autores encontraram por que.

“O estudo encontrou que a serotonina aumenta a velocidade da aprendizagem”, diz Zach Mainen, um dos líderes do estudo. “Quando os neurônios da serotonina foram activados artificial, usando a luz, fez ratos mais rápidos adaptar seu comportamento em uma situação que exigisse tal flexibilidade. Isto é, deram mais peso à informação nova e mudaram conseqüentemente suas mentes mais ràpida quando estes neurônios eram activos.” A serotonina tem sido implicada previamente na plasticidade de impulso do cérebro, e este estudo adiciona o peso a essa ideia, assim partindo da concepção comum da serotonina como um humor-realçador.

Encontrar novo pode ajudar a explicar melhor um enigma médico: porque “os inibidores selectivos assim chamados do reuptake da serotonina”, ou SSRIs - uma classe de antidepressivos que são pensados para actuar aumentando níveis do cérebro de serotonina de circulação -, são mais eficazes em combinação com terapias comportáveis, com base na aprendizagem reforçada de estratégias comportáveis deter sintomas depressivos.

Usando as ferramentas matemáticas desenvolvidas em UCL por Peter Dayan - quem conduziu o estudo junto com Mainen, do CCU - Kiyohito Iigaya, também em UCL, trabalhado em colaboração com co-autores Madalena Fonseca e Masayoshi Murakami do CCU.

Nas experiências, os ratos tiveram que executar uma tarefa de aprendizagem em que o objetivo era encontrar a água. Os “animais foram colocados em uma câmara onde tivessem que picar um água-distribuidor em seu lado esquerdo ou em uma em seu direito - que, com uma determinada probabilidade, dispensaria então a água, ou não”, explica Fonseca.

Quando analisaram os dados, os cientistas encontraram que a quantidade de tempo os ratos esperados entre experimentações (tentativas de encontrar a água) era variável: ou tentaram imediatamente outra vez, picando em um dos água-distribuidores, ou esperaram mais por muito tempo antes de fazer uma tentativa nova. Era esta variabilidade que permitiu que a equipe revelasse a existência provável de um efeito novo da serotonina na tomada de decisão dos animais.

Os intervalos de espera longos eram mais freqüentes no início e no fim da sessão de um dia (corrida das experimentações). Isto acontece provavelmente porque inicialmente os ratos são mais confundidos e contratados não muito na tarefa própria, “talvez esperando sair da câmara experimental”, os autores escreve. Na extremidade, bebendo bastante água, são do mesmo modo menos motivado para a recompensa procurando.

O que quer que o caso, a equipe encontrou que, segundo o comprimento do intervalo entre experimentações, os ratos adotaram uma de duas estratégias de tomada de decisão diferentes para maximizar suas possibilidades da recompensa (que obtem a água).

Especificamente, quando o intervalo entre experimentações era curto, o modelo matemático que o melhor previu a escolha seguinte dos animais foi baseado quase completamente no resultado (água ou nenhuma água) imediatamente antes da experimentação (a saber, picaram o mesmo água-distribuidor outra vez; se isso não forneceu a água, comutariam em seguida ao água-distribuidor alternativo, a uma estratégia conhecidos como o “vitória-estada-perder-interruptor”).

Isto, os autores escreve, sugere que quando o intervalo entre duas experimentações era curto, os animais estejam confiando na maior parte em sua de “memória funcionamento” para fazer sua escolha seguinte - isto é, da parte da memória a curto prazo estada relacionada com as percepções imediatas. É este tipo da memória que permite que nós memorizem um número de telefone por um curto período de tempo - e para esquecê-lo então se nós nosnão o repetimos a toda hora.

Por outro lado, quando o intervalo entre duas experimentações consecutivas durou mais de sete segundos, o modelo que o melhor previu a escolha seguinte dos ratos sugeriu que os ratos usassem a acumulação de diversas experiências da recompensa para guiar seu próximo passo - ou seja sua memória a longo prazo “retrocedidos dentro” (essa que permite que nós armazenem coisas nós aprende, como o jogo do piano).

O grupo do CCU igualmente estimulou os neurônios deprodução no cérebro dos animais com laser, com uma técnica chamada optogenetics, para procurar os efeitos de uns níveis mais altos de serotonina em seu comportamento da forragem. Procuraram determinar se e como um aumento em níveis da serotonina afectaria cada um das duas estratégias de tomada de decisão diferentes tinham descoberto apenas.

Algo surpreendente ocorrido então. Quando associaram junto todas as experimentações em seus cálculos, sem levar em consideração a duração do intervalo precedente, os cientistas não encontrou nenhum efeito significativo de sua manipulação da serotonina no comportamento. Era somente quando levaram em consideração as estratégias de tomada de decisão diferentes acima mencionadas que podiam extrair dos dados um aumento nas taxas dos animais de aprendizagem. A estimulação dos neurônios deprodução impulsionou a eficácia da aprendizagem da história de recompensas passadas, mas o este afetado somente as escolhas feitas após intervalos longos.

A “serotonina está aumentando sempre a aprendizagem da recompensa, mas este efeito é somente aparente em um subconjunto das escolhas dos animais”, diz Murakami.

“A nossa surpresa, nós encontramos que o comportamento bem escolhido dos animais estêve gerado de dois sistemas distintivos da decisão”, resumimos Iigaya. “Em a maioria de experimentações, escolha foi conduzido “por um sistema rápido”, onde os animais seguiram uma estratégia do vitória-estada-perder-interruptor. Mas em um pequeno número de experimentações, nós encontramos que esta estratégia simples não explicou as escolhas dos animais de todo. Nestas experimentações, nós encontramos pelo contrário que os animais seguiram seu “sistema lento”, em que era a história da recompensa sobre muitas experimentações, e não somente as experimentações as mais recentes, que afectaram suas escolhas. Além disso, a serotonina afectou somente estas últimas escolhas, em que o animal seguia o sistema lento.”

A respeito do papel de SSRIs em tratar desordens psiquiátricas goste da depressão, os autores concluem: “Nossos resultados sugerem que a serotonina impulsione a plasticidade [do cérebro] influenciando a taxa de aprendizagem. Isto resonates, por exemplo, com o facto de que o tratamento com um SSRI pode ser mais eficaz quando combinada com a terapia comportável cognitiva assim chamada, que incentiva a quebra dos hábitos nos pacientes.”

Source: https://www.fchampalimaud.org