Se você recompensar um macaco com um pouco de suco, ele aprenderá qual mão mover em resposta a uma dica visual específica – mas apenas se o cerebelo estiver funcionando corretamente. É o que dizem os neurocientistas da Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh e da Universidade de Columbia, que publicaram recentemente descobertas na Nature Communications que mostram que a região do cérebro desempenha um papel crucial na aprendizagem baseada em recompensas.
O cerebelo, que fica na base do crânio, atrás da junção do cérebro maior e da medula espinhal, é bem conhecido por seu papel na regulação do movimento, equilíbrio e coordenação, disse a co-investigadora principal Andreea Bostan, Ph.D., pesquisa professor assistente no Departamento de Neurobiologia de Pitt. Embora represente cerca de 10% da massa do cérebro, o cerebelo contém quase 80% dos neurônios do cérebro.
"Uma suposição de longa data sobre a função cerebelar é que ela apenas controla a forma como nos movemos. No entanto, agora sabemos que existem partes do cerebelo que estão conectadas e parecem ter evoluído junto com áreas do cérebro que controlam a forma como pensamos." Bostan disse. “Como o cerebelo utiliza informações sobre erros para refinar gradualmente o movimento, outra suposição é que provavelmente contribui para as funções cognitivas de maneira semelhante”.
Para compreender melhor o papel do cerebelo na cognição, os membros da equipe treinaram macacos para mover a mão esquerda ou direita, dependendo da imagem que veem na tela. Eles tomam um gole de suco se agirem corretamente, eventualmente aprendendo a associar sinais visuais específicos ao movimento apropriado para receber uma recompensa.
A equipe de pesquisa identificou a porção do cerebelo que está interligada com uma região do córtex pré-frontal conhecida por estar envolvida no aprendizado de novas associações visuomotoras.
Em um estudo anterior, o co-investigador principal Naveen Sendhilnathan, Ph.D., da Universidade de Columbia, mostrou que nesta região lateral posterior do cerebelo, a atividade dos neurônios chamados células de Purkinje muda para refletir o processo de aprendizagem de associações visuomotoras de acordo com resultados de recompensa. Para demonstrar se essa região contribui para o aprendizado, antes de realizar as tarefas, os macacos receberam um placebo salino ou uma droga que bloqueava temporariamente a atividade do cerebelo lateral posterior.
Ao serem apresentados a um símbolo que já haviam aprendido a associar a um determinado movimento, os macacos executaram a tarefa corretamente. Se receberem solução salina, os macacos poderão aprender uma nova associação visual-motora após 50-70 tentativas. Mas quando conseguiram o agente bloqueador, tiveram dificuldade em aprender a nova associação, mesmo que o mesmo símbolo fosse mostrado repetidamente até acertarem e serem recompensados.
Portanto, “quando você inativa esta região cerebelar, você prejudica o novo aprendizado”, disse Bostan. "É muito mais lento, acontece em muitos outros testes e o desempenho não chega ao mesmo nível. Este é um exemplo concreto do cerebelo usando informações de recompensa para moldar a função cognitiva em primatas."
Ela acrescentou que a inativação lateral posterior do cerebelo não causou alterações na forma como os movimentos eram realizados, e a inativação de outras regiões cerebelares não prejudicou o aprendizado.
“Nossa pesquisa fornece evidências claras de que o cerebelo não é importante apenas para aprender como realizar ações hábeis, mas também para aprender quais ações são mais valiosas em determinadas situações”, disse Bostan. “Isso ajuda a explicar algumas das dificuldades não motoras em pessoas com distúrbios cerebelares”.