A serotonina melhora o aprendizado, não apenas o humor
O neurotransmissor serotonina está ligado ao controle do humor, embora também ajude a regular várias outras funções, como o sono e o desejo sexual. Uma nova pesquisa descobriu outro papel desempenhado pela serotonina: aumentar a velocidade de aprendizagem.
Embora as variações nos níveis de serotonina estejam ligadas a transtornos de humor, como a depressão, ainda não sabemos muito sobre todos os papéis desempenhados por esse neurotransmissor.
Alguns estudos anteriores relacionaram isso com a memória e a neuroplasticidade, ou a capacidade do cérebro de se adaptar continuamente ao longo da vida de uma pessoa, a fim de preservar a saúde e a função cognitiva.
Agora, cientistas de duas instituições - o Centro Champalimaud para o Desconhecido (CCU) em Lisboa, Portugal, e o University College London (UCL) no Reino Unido - investigaram mais a fundo e descobriram que a serotonina também está envolvida nos processos de aprendizagem.
Mais especificamente, parece contribuir para a velocidade com que aprendemos novas informações, como explicam os pesquisadores em artigo agora publicado na revista. Nature Communications.
O estudo, conduzido em um modelo de camundongo, testou a rapidez com que os animais seriam capazes de adaptar seu comportamento a uma determinada situação. A serotonina parecia desempenhar um papel neste processo.
“O estudo descobriu que a serotonina aumenta a velocidade de aprendizagem”, explica o co-autor do estudo Zachary Mainen, da CCU.
“Quando os neurônios da serotonina foram ativados artificialmente, usando a luz, os camundongos foram mais rápidos para adaptar seu comportamento em uma situação que exigia essa flexibilidade”, acrescenta.
“Ou seja, eles deram mais peso a novas informações e, portanto, mudaram de ideia mais rapidamente quando esses neurônios estavam ativos.”
Zachary Mainen
Duas estratégias de aprendizagem
Para estudar os processos de aprendizagem e velocidade dos animais, os pesquisadores expuseram os ratos a uma tarefa de aprendizagem, em que o objetivo era encontrar água.
“Os animais eram colocados em uma câmara onde tinham que cutucar um bebedouro do lado esquerdo ou direito - que, com certa probabilidade, daria ou não água”, diz a autora do estudo Madalena Fonseca, da o CCU, explicando o modelo de experimento.
Os ratos continuaram tentando obter água dos dispensadores e aprenderam como eram mais propensos a encontrá-la com base na tentativa e erro. Mas, a equipe observou, quanto tempo os animais esperaram entre as tentativas tendeu a variar.
Às vezes, os animais faziam outra tentativa de obter água imediatamente após já terem tentado, e às vezes esperavam mais antes de outra tentativa.
Os cientistas também viram que os ratos tendiam a esperar mais entre as tentativas no início e no final da sessão experimental de um dia.
Isso levou os pesquisadores a hipotetizar que, no início de uma sessão, os animais ainda podem estar bastante distraídos e desinteressados na tarefa em mãos, “talvez esperando sair da câmara experimental”, como escrevem os autores do estudo.
Então, novamente, ao final de uma sessão, os ratos podem não ter motivação para continuar procurando por água porque, a essa altura, eles já podem ter se saciado.
A variabilidade assim observada acabou levando a equipe a entender como a serotonina pode afetar o aprendizado e a tomada de decisões.
Dependendo do tempo de espera preferido pelos ratos entre as tentativas de encontrar água, eles também empregaram um dos dois tipos de estratégias para maximizar a probabilidade de sucesso em suas tentativas.
Memória de trabalho vs. memória de longo prazo
Com curtos intervalos de tempo de espera entre as tentativas dos animais, os cientistas notaram que os ratos tendiam a basear sua estratégia no resultado - bem ou malsucedido - do ensaio anterior.
Ou seja, se os ratos tivessem conseguido retirar água de um dispensador, eles tentariam o mesmo novamente. Se este agora falhasse, eles iriam então passar para o outro dispensador. Essa abordagem é conhecida como estratégia “ganhar-ficar-perder-trocar”.
No caso de intervalos mais longos de tempo de espera entre as experiências, os ratos eram mais propensos a fazer uma escolha com base nas experiências anteriores acumuladas.
O que isso significa, explicam os pesquisadores, é que, no primeiro caso, os ratos empregaram sua memória de trabalho, ou o tipo de memória de curto prazo que leva à tomada de decisão adaptativa com base na experiência imediata.
No último caso, porém, os animais usaram sua memória de longo prazo, acessando conhecimentos já armazenados e construídos ao longo do tempo.
A serotonina torna o aprendizado mais eficiente
Usando optogenética - uma técnica que emprega luz para manipular moléculas em células vivas - os pesquisadores da CCU estimularam as células produtoras de serotonina nos cérebros dos camundongos para ver como os níveis elevados deste neurotransmissor podem afetar o comportamento dos animais na tarefa de aprendizagem.
Quando eles analisaram os dados acumulados, levando em consideração os intervalos de tempo de espera entre os testes dos ratos, eles concluíram que os níveis mais elevados de serotonina amplificaram a eficácia com que os animais aprenderam com as experiências anteriores. Isso, no entanto, só se aplica a escolhas feitas após intervalos de espera mais longos.
“A serotonina está sempre melhorando o aprendizado com a recompensa, mas esse efeito só é aparente em um subconjunto das escolhas dos animais”, observa o co-autor do estudo Masayoshi Murakami, do CCU.
“Na maioria dos testes”, acrescenta o pesquisador da UCL Kiyohito Iigaya, “a escolha foi impulsionada por um‘ sistema rápido ’, onde os animais seguiram uma estratégia de ganhar-ficar-perder-trocar. Mas em um pequeno número de testes, descobrimos que essa estratégia simples não explicava as escolhas dos animais de forma alguma. ”
“Nesses testes”, diz ele, “descobrimos que os animais seguiram seu‘ sistema lento ’, no qual foi o histórico de recompensas ao longo de muitos testes, e não apenas os testes mais recentes, que afetou suas escolhas”.
“Além disso”, acrescenta Iigaya, “a serotonina afetou apenas essas últimas escolhas, nas quais o animal estava seguindo o sistema lento”.
Links com humor e comportamento
Os autores também acreditam que os resultados podem explicar porque os inibidores seletivos da recaptação da serotonina (SSRIs) - um tipo de droga que aumenta os níveis de serotonina e que é usado no tratamento da depressão - são mais eficazes quando usados em combinação com a terapia cognitivo-comportamental (TCC).
Enquanto os SSRIs combatem a depressão abordando os desequilíbrios químicos no cérebro, o objetivo da CBT é mudar as respostas comportamentais para melhorar os sintomas da depressão.
“Nossos resultados sugerem que a serotonina aumenta a plasticidade [do cérebro] ao influenciar a taxa de aprendizagem”, escrevem os autores do estudo na conclusão de seu artigo publicado.
Eles acrescentam: “Isso ressoa, por exemplo, com o fato de que o tratamento com um SSRI pode ser mais eficaz quando combinado com a chamada terapia cognitivo-comportamental, que incentiva a quebra de hábitos nos pacientes”.
