Antigos neurônios controladores de hábitos também podem desempenhar um papel crítico na nova aprendizagem pela ação

Imagine trabalhar em seu computador e digitar a mesma senha longa que você usa há anos para acessar seu e-mail. Por hábito, você executa essa sequência quase inconscientemente. Mas então, um dia, você tropeça em um atalho. É mais rápido, mas envolve aprender e lembrar um novo conjunto de pressionamentos de tecla.

p Em um estudo de roedores, cientistas da Escola de Medicina Icahn no Monte Sinai descobriram que uma parte do cérebro tradicionalmente pensada para controlar a digitação da sequência antiga também pode desempenhar um papel crítico no aprendizado da nova. Os resultados, publicado em 25 de agosto ^º no Nature Communications , sugerem que esse processo envolve um equilíbrio delicado na atividade de dois circuitos neurais vizinhos:um dedicado a novas ações e o outro a velhos hábitos.

p Durante anos, os cientistas pensaram que hábitos e novos aprendizados, as ações recompensadoras provavelmente eram controladas por diferentes partes do cérebro. Surpreendentemente, descobrimos que uma área do cérebro tradicionalmente considerada especializada na expressão de velhos hábitos também pode ajudar o cérebro a aprender novas ações. Em última análise, esperamos que esses resultados forneçam novos insights sobre as células cerebrais e os circuitos subjacentes a uma variedade de distúrbios que envolvem anormalidades no modo como nossas ações são controladas, incluindo a doença de Parkinson e o vício em drogas. "

Paul J. Kenny, PhD, o professor Ward-Coleman e presidente do Departamento de Neurociência da Família Nash em Mount Sinai e o autor sênior do artigo

p O estudo foi liderado por Alexander C. W. Smith, PhD, um instrutor no laboratório Kenny, e Sietse Jonkman, PhD, um ex-pós-doutorado no Monte Sinai.

p A aprendizagem pela ação acontece ao fazer algo, como mover um objeto, produz um benefício, como encontrar comida ou evitar um inimigo. Neste estudo, os pesquisadores examinaram o papel que o estriado desempenha nesse tipo de aprendizagem. Localizado bem no fundo do cérebro, o estriado é conhecido por estar envolvido no controle de movimentos e ações.

p "Embora os cientistas tenham levantado a hipótese de que o corpo estriado está envolvido na aprendizagem pela ação, poucos realmente testaram essa ideia, "disse o Dr. Jonkman." Queríamos dar uma olhada em profundidade nos circuitos estriados que podem estar envolvidos com a aprendizagem pela ação. "

p Para fazer isso, os pesquisadores testaram a capacidade de roedores famintos de encontrar comida. No primeiro dia dos experimentos, os roedores foram colocados em uma gaiola especial e treinados para ganhar comida pressionando uma alavanca do distribuidor. Cada vez que um roedor experimental pressionava a alavanca, ele recebia uma bolinha de comida, enquanto os roedores de controle não recebiam nenhuma. Dois dias depois, os pesquisadores testaram o aprendizado colocando os roedores de volta na gaiola especial. Uma vez na jaula, os roedores experimentais pressionaram vigorosamente a alavanca, embora ela não entregasse mais comida, indicando que aprenderam com sucesso a nova ação, enquanto os roedores de controle vasculhariam tudo ao redor e pressionariam a alavanca apenas algumas vezes.

p Em vários momentos durante os experimentos, os pesquisadores examinaram a atividade neural no cérebro dos roedores. Eles descobriram que imediatamente após uma sessão de treinamento, neurônios em áreas específicas do estriado foram mais ativos em roedores experimentais do que no grupo de controle. Este foi um período em que se sabe que a memória da ação recém-aprendida está armazenada, ou codificado, no cérebro para uso posterior. Mais notavelmente, isso foi visto no estriado dorso-lateral, o estriado posterior dorsomedial, e o nucleus accumbens, sugerindo que essas áreas desempenharam um papel na aprendizagem.

p Para testar isso ainda mais, os pesquisadores injetaram em cada área uma droga, anisomicina, que impede as células de fabricar as proteínas necessárias para o armazenamento da memória de longo prazo. A droga foi injetada imediatamente após uma sessão de treinamento ou seis horas depois, uma época em que as novas proteínas necessárias para o armazenamento da memória já deveriam ter sido produzidas. Inesperadamente, os pesquisadores descobriram que a droga só atrapalhou a capacidade dos animais de lembrar a nova ação quando foi injetada no corpo estriado dorsolateral imediatamente após a sessão de treinamento. As injeções em quaisquer outras áreas não tiveram efeito no aprendizado.

p "Ficamos surpresos com esses resultados. Tradicionalmente, acredita-se que a aprendizagem pela ação é codificada pelo estriado posterior dorsomedial, enquanto o estriado dorso lateral apenas cuida dos hábitos. Mas não foi isso que vimos, "disse o Dr. Smith." Em vez disso, nossos resultados sugeriram que, além de regular hábitos, o estriado dorsolateral também consolida a aprendizagem da ação imediatamente após a nova ação ter sido aprendida. "

p Outros experimentos apoiaram essa ideia. Por exemplo, bloquear quimicamente a atividade dos neurônios no corpo estriado dorsolateral logo após uma sessão de treinamento também evitou que os roedores se lembrassem de usar a alavanca para retirar o alimento.

p Finalmente, quando os pesquisadores examinaram mais de perto esta área, eles descobriram que o aprendizado pode ser controlado por dois circuitos neurais vizinhos e contrários, conhecidos por responder ao neurotransmissor dopamina. Em um circuito, a atividade das células chamadas neurônios espinhosos do meio receptor D1 aumentou imediatamente após o treinamento, e a inibição dessas células dificultava o aprendizado. Em contraste, a atividade das outras células, chamados neurônios espinhosos do meio receptor D2, aquietar após o treinamento e bloquear sua atividade aumentava a capacidade dos animais de se lembrarem da nova ação. Em um conjunto separado de experimentos, os pesquisadores descobriram que o bloqueio da atividade do neurônio D2 evitou que os roedores exibissem hábitos aprendidos anteriormente.

p "Nossos resultados sugerem que há um equilíbrio delicado entre a nova aprendizagem pela ação e a expressão de velhos hábitos, que é controlada pela atividade yin-yang de duas populações diferentes de neurônios no corpo estriado dorsolateral, "disse o Dr. Kenny." No futuro, pretendemos estudar como a perturbação desse equilíbrio contribui para ações mal-adaptativas em distúrbios cerebrais. "

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