31 janeiro 2019

Como o cérebro faz escolhas?

O sinuoso caminho da decisão à acção. Embora as decisões que tomamos afectem profundamente a nossa vida quotidiana, a forma como deliberamos e decidimos é um processo complexo que ainda só percebemos parcialmente.

Como o cérebro faz escolhas?

Imagine que está a tentar acender um isqueiro. Se não vir a chama, naturalmente tentará uma segunda vez. Se, após a segunda tentativa, ele ainda não acender, repetirá a mesma acção as vezes que for preciso para que isso aconteça. Se acabar por conseguir ficará a saber que o seu isqueiro funciona. Mas e se isso não acontecer? Quanto tempo é que irá continuar a tentar até decidir desistir?

A nossa vida quotidiana está cheia de dilemas como este, de decisões cujo desfecho é incerto. Temos constantemente de escolher entre várias opções, não só para tomar as decisões mais triviais ("será que devo continuar a tentar acender este isqueiro?"), mas também as escolhas que podem mudar a nossa vida ("devo acabar com esta relação?"). Em cada situação, podemos continuar a fazer o que já estamos habituados a fazer ou arriscar opções inexploradas que podem vir a ser muito mais enriquecedoras.

Há pessoas que têm uma inclinação natural para arriscar mais, enquanto outras preferem optar por aquilo que conhecem melhor. No entanto, a curiosidade e a vontade de explorar novas alternativas é fundamental para os seres humanos e os animais conseguirem descobrir a melhor forma de obter recursos tais como água, comida ou dinheiro. Enquanto olho para a Torre de Belém – um monumento às grandes descobertas marítimas de Portugal – da janela do meu gabinete, muitas vezes me pergunto o que leva as pessoas a explorar o desconhecido e o que se passa dentro do seu cérebro ao pesarem os prós e os contras de tentar uma coisa nova. Para responder a estas perguntas, em conjunto com Zachary Mainen e a sua equipa de neurocientistas do Centro Champalimaud, em Lisboa, Portugal, investigamos como o cérebro lida com a incerteza ao tomar decisões.

Da decisão à acção

Retomemos o exemplo do isqueiro. Para decidir se deve continuar a tentar acendê-lo, deve primeiro recolher informações: produz ou não chama? Isso vai activar as regiões do seu cérebro responsáveis pelo processamento de estímulos sensoriais como a visão ou o toque. A seguir, pode ficar satisfeito(a) se vir uma chama ou surpreendido(a) se não a vir. Isso ocorre porque a informação sensorial é comunicada ao seu sistema de recompensa. Por sua vez, o circuito de recompensa, ao libertar uma molécula chamada dopamina, ajudará a motivar a escolha da sua próxima acção (Dayan e Niv, 2008).

Mas então, o que deve fazer a seguir? Bem, se vê a chama, só pode continuar a pressionar o botão do isqueiro para o manter aceso. Mas na ausência de chama, pode começar a perguntar-se se o movimento do seu dedo foi decisivo o suficiente ou se o isqueiro ficou sem combustível. As áreas frontais do cérebro, que se pensa serem responsáveis pelo controlo de capacidades cognitivas tais como o discernimento e a resolução de problemas, podem ajudar a tomar em conta essa incerteza. Se acredita que o isqueiro ainda contém gás, irá tentar novamente. Mais uma vez, será o seu córtex frontal a controlar a selecção de uma acção voluntária como esta (Miller, 2000).

No final de contas, precisa de decidir quanto tempo está disposto(a) a perder com o isqueiro. Isso vai provavelmente depender do facto de ter ou não outro isqueiro à mão. Pensa-se que a nossa teimosia é regulada pela serotonina, um neuromodulador que tem sido associado à paciência (Fonseca et al., 2015) e à persistência (Lottem et al., 2018 ), mesmo quando a recompensa é incerta.

Reconstruir o quebra-cabeças neural

Na nossa experiência, monitorizamos cuidadosamente o comportamento dos ratinhos durante esta tarefa para perceber o quão são persistentes na procura de água e quando é que desistem e vão explorar outro sítio. Utilizando modelos computacionais, conseguimos explicar os principais aspectos deste processo de tomada de decisão.

Segundo Pietro Vertechi, o meu colega, que desenvolveu o modelo, "ao traduzir um processo de decisão difícil (por exemplo, 'depois de quantos falhanços devo desistir e mudar de estratégia?') num cenário naturalista (procura de comida ou de água), podemos estudar a cognição em paralelo nos ratinhos e nos seres humanos. Tal como no cenário naturalista equivalente, o animal recebe muitos estímulos diferentes (que vão da cor da caixa ao cheiro do experimentador e ao sabor da água), a maioria dos quais é irrelevante para resolver a tarefa. A modelação matemática diz-nos quais são as variáveis importantes a que o animal deve estar atento (tal como o número de tentativas falhadas consecutivas). Podemos então determinar quais são as regiões do cérebro que codificam essa informação e como o fazem."

Assim, para reconstruir peça por peça o quebra-cabeças neural da decisão, procuramos esses mecanismos interativos no cérebro do ratinho. Para analisar a actividade de diferentes áreas do sistema nervoso e descobrir o seu papel na tomada de decisão, recorremos a tecnologia de ponta. Por exemplo, uma técnica recentemente desenvolvida, chamada fotometria por fibra óptica, permite-nos detectar sinais muito pequenos no sistema de recompensa (tais como a liberação de dopamina) enquanto os ratos estão a ser recompensados com água.

Da mesma forma, para ouvir a conversa entre os neurónios em múltiplas áreas frontais, usamos uma nova tecnologia que regista a actividade eléctrica de centenas de neurónios em simultâneo enquanto os animais executam a tarefa. Como esta abordagem tem uma resolução espaço-temporal muito fina, tem o potencial de nos ajudar a seguir o rasto à informação dentro do cérebro enquanto a decisão é formada. Por último, utilizamos interruptores ópticos geneticamente codificados – proteínas sensíveis à luz chamadas opsinas – para controlar remotamente a actividade neural graças a impulsos luminosos. Esta poderosa ferramenta permite-nos controlar directamente grupos seleccionados de células, como por exemplo os neurónios que libertam serotonina, para avaliar os seus efeitos no comportamento. E isto poderá permitir-nos explicar por que alguns animais hesitam enquanto outros optam logo pela acção.

Para além do laboratório

Por outro lado, a falta de persistência perante a adversidade é uma das principais características dos transtornos depressivos. Curiosamente, embora a serotonina seja o principal alvo dos medicamentos antidepressivos, a sua função exacta permanece enigmática. Ao testar o papel desta molécula nos mecanismos de modulação das decisões e das acções voluntárias, esperamos descobrir um novo papel essencial da serotonina que poderia potencialmente conduzir a estratégias terapêuticas inovadoras.

Embora o nosso trabalho esteja longe de fornecer um quadro completo, está a abrir o caminho, uma pedra de cada vez, para desvendar um dos maiores mistérios da neurociência. As respostas científicas que estamos a obter sobre as acções e as decisões voluntárias também poderão contribuir para debates filosóficos como a questão do "livre arbítrio" (Rigato et al, 2014): Quem é que toma decisões? O nosso cérebro?

Por Fanny Cazettes, Postdoctoral fellow da Champalimaud Research

Crédito da imagem: Diogo Matias

Publicado na ar magazine.