Os neurocientistas sabem, há muito tempo, da existência de ondas
cerebrais - oscilações rítmicas da atividade elétrica que,
acredita-se, refletir no estado cerebral. Por exemplo, durante o
repouso, a atividade cerebral diminui a um ritmo Alfa de cerca de 8 a
10 hertz, ou ciclos por segundo.
É pouco claro o papel, se é que há algum, que essas ondas
desempenham nas funções cognitivas, tais como a aprendizagem e a
memória. Mas agora, um estudo de neurocientistas do MIT mostra que a
alternância entre dois desses ritmos é fundamental para o
aprendizado de um comportamento habitual.
Em um artigo publicado essa semana na revista Proceedings, da
Academia Nacional de Ciências (Nacional Academy of Sciences - PNAS),
os pesquisadores relataram que conforme os ratos vão aprendendo a
executar um labirinto, a atividade em uma região do cérebro que
controla as mudanças de formação de hábito muda de um ritmo
rápido, caótico para um ritmo mais lento, mais sincronizado. Essa
alternância ocorre assim que os ratos começam a dominar o
labirinto, sinais da probabilidade de que o hábito foi formado, diz
Ann Graybiel, professora do Instituto MIT, autora sênior do PNAS.
Esse é um grande indício de como o cérebro se reorganiza durante
a aprendizagem, diz Graybiel, que também é a principal
investigadora no Instituto McGovern para Pesquisa do Cérebro do MIT.
Ritmos no cérebro
Várias ondas cerebrais de diferentes frequências foram observadas
em seres humanos e outros animais. Esse trabalho é focado em ondas
Beta, que variam de 15 a 28 hertz, e altas ondas Gama, que variam de
70 a 90 hertz. A banda Beta está associada com a falta de movimento,
e a Gama com estados altamente atentos.
Graybiel e o estudante Mark Howe, autor principal do artigo,
propuseram-se ver se eles poderiam vincular esses ritmos com as
mudanças no estado cerebral que acompanham a aprendizagem.
O laboratório de Graybiel mostrou anteriormente que os padrões da
atividade elétrica em uma parte do cérebro, conhecida como os
gânglios da base, são fundamentais para a formação do hábito. Os
hábitos começam quando você ganha algum benefício na tomada de
uma determinada ação, mas, eventualmente, o comportamento torna-se
enraizado e você o faz, mesmo quando não obtém a recompensa. Em
casos extremos, isso pode significar continuar coçando uma parte do
corpo, mesmo depois da coceira ter parado, por exemplo.
Nesse estudo, Howe observou os ritmos do cérebro em uma região na
parte inferior dos gânglios da base, conhecida como estriado
ventral. Essa área é necessária para responder à dor ou ao
prazer, e é também altamente envolvida na adicção.
A atividade cerebral foi medida conforme os ratos corriam ao longo
de um labirinto em forma de T, no qual tiveram que aprender a virar
à esquerda ou à direita em resposta a um som. Se eles fizessem a
virada correta e chegassem ao final do labirinto, receberiam uma
recompensa: leite com chocolate.
Nas primeiras corridas, enquanto os ratos ainda estavam aprendendo o
labirinto, os pesquisadores viram explosões de atividade no estriado
ventral, na faixa de frequência gama, pouco antes dos ratos
terminarem o labirinto. Essa atividade foi dispersa por todo o corpo
estriado ventral: células sincronizadas com o ritmo em momentos
diferentes, de uma forma bastante descoordenada.
Quando os ratos começaram a pegar a forma de ganhar a recompensa, a
atividade Gamma desapareceu e foi substituída por curtos períodos
de atividade na banda beta, uma frequência mais baixa, logo depois
que eles terminaram o labirinto. A atividade também se tornou muito
mais coordenada em todo o estriado ventral.
“Embora tenha havido muito trabalho no estudo das oscilações
cerebrais, não há realmente nenhum trabalho observando como as
oscilações em diferentes faixas de frequência impactam nas
diferentes partes do processo de aprendizagem, e é isso que esse
trabalho faz”, diz Michael Frank, um professor associado das
ciências Cognitiva, Linguística e Psicológica da Universidade
Brown, que não estava envolvido com o trabalho.
Reforçando hábitos
Para obter uma visão mais
profunda do que estava acontecendo durante essa mudança de
frequência,
os pesquisadores também mediram a atividade de neurônios
individuais no estriado ventral, e descobriram que a atividade em
dois grupos de neurônios coordenavam-se com as oscilações.
"Sempre que você tiver um ritmo forte, essas duas populações
de neurônios oscilarão em direções opostas", diz Howe.
Esse achado sugere que, enquanto os ratos estão aprendendo um novo
comportamento, a atividade de alta frequência nos neurônios de
saída do estriado ventral envia mensagens para o resto do cérebro
dirigindo-o para aprender um novo comportamento, reforçado pela
recompensa do chocolate. Então, uma vez que o comportamento é
aprendido e um hábito é formado, essas mensagens não são mais
necessárias, e são desligadas pelos neurônios inibitórios durante
as oscilações Beta.
“À medida que os ratos vão aprendendo, o sinal de reforço vai
embora, porque você realmente não precisa dele”, diz Graybiel.
Isso é benéfico para o cérebro, pois uma vez que o hábito é
formado, “o que você quer fazer é liberar aquele pedaço de
cérebro para que você possa fazer outra coisa - formar um novo
hábito ou pensar algo importante”, diz ela.
Os pesquisadores, incluindo Howe, Graybiel, e outros membros do
laboratório: Hisham Attalah, Dan Gibson e Andrew McCool, estão
planejando investigar se a formação do hábito é interrompida se
eles alterarem os ritmos cerebrais no estriado ventral. Eles também
querem identificar, mais especificamente, os neurônios que estão
envolvidos. Identificar e controlar esses neurônios pode oferecer
uma nova forma de ajudar a combater a adicção - uma forma extrema
de comportamento habitual.
Oferecido por: Massachusetts Institute of Technology
Tradução e adaptação livre feita a partir do artigo Brain rhythms are key to learning, da autora Anne Trafton, publicado no dia 27 de Setembro de 2011, no site Medicalxpress, na seção Neuroscience.
Disponível no link: http://medicalxpress.com/news/2011-09-brain-rhythms-key.html#jCp
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