Tomar decisões é um processo que envolve todo o cérebro

Conforme os animais aprendiam, novas regiões do cérebro eram agregadas à tomada de decisão.
[Imagem: Sainsbury Wellcome Centre]

Tomada de decisões e aprendizado

A tomada de decisões é um processo global que atravessa o cérebro e é coordenado pela aprendizagem.

Além de ser um elemento importante sobre o funcionamento do cérebro e como ele afeta nosso comportamento, a descoberta poderá ajudar na pesquisa de inteligência artificial, fornecendo ideias sobre como projetar redes neurais mais distribuídas.

"Nós frequentemente tomamos decisões com base em evidências ambíguas. Por exemplo, quando começa a chover, você tem que decidir a frequência com que as gotas de chuva precisam ocorrer antes de abrir seu guarda-chuva. Estudamos essa mesma integração de evidências ambíguas em camundongos para entender como o cérebro processa decisões perceptivas," explicou o professor Michael Lohse, do Colégio Universitário de Londres (Inglaterra).

Os experimentos usaram centenas de sondas que permitiram fazer gravações simultâneas em neurônios em múltiplas regiões do cérebro, para estudar camundongos que participavam de uma tarefa de tomada de decisão. Isso permitiu distinguir entre processamento sensorial e controle motor.

Os resultados mostraram como a entrada sensorial é transformada em ação motora, mostrando que isso ocorre não em uma área específica, mas em múltiplas regiões do cérebro.

Os pesquisadores também revelaram a contribuição do aprendizado por meio do estudo de animais treinados na tarefa e de sua comparação com animais não treinados.

"Este trabalho unifica conceitos previamente descritos para áreas cerebrais individuais em uma visão coerente que mapeia a dinâmica neural de todo o cérebro. Agora temos uma imagem completa do que está acontecendo no cérebro à medida que a entrada sensorial é transformada em uma ação através de um processo de decisão," explicou o professor Tom Mrsic-Flogel.

Um dos registros da tomada de decisão em um animal treinado.
[Imagem: Andrei Khilkevich et al. - 10.1038/s41586-024-07908-w]

Aprendizado muda uso do cérebro

Os camundongos foram treinados para ficar parados enquanto observavam um padrão visual se movendo em uma tela. Para receber uma recompensa, eles tinham que lamber um bocal quando detectavam um aumento na velocidade do movimento do padrão visual.

A tarefa foi projetada de forma que a velocidade do movimento nunca fosse constante, mas flutuasse continuamente. O momento do aumento na velocidade média também mudou de tentativa para tentativa, de modo que os camundongos não conseguiam simplesmente lembrar quando ocorreu o aumento. Assim, os camundongos tinham que prestar atenção constante ao estímulo e integrar informações para descobrir se o aumento na velocidade havia acontecido.

"Entre os camundongos treinados, nós descobrimos que não existe uma única região cerebral que integre evidências sensoriais ou orquestre o processo. Em vez disso, encontramos neurônios que estão esparsamente, mas amplamente, distribuídos pelo cérebro, ligando evidências sensoriais e iniciação de ação," explicou o pesquisador Andrei Khilkevich.

Os pesquisadores gravaram os dados de cada camundongo várias vezes e coletaram dados de mais de 15.000 células em 52 regiões do cérebro em 15 camundongos treinados, e compararam os resultados com gravações de camundongos não treinados.

"Nós descobrimos que, quando os camundongos não sabem o que significa o estímulo visual, eles apenas representam a informação no sistema visual no cérebro e em algumas regiões do mesencéfalo. Depois de terem aprendido a tarefa, as células integram as evidências em todo o cérebro," concluiu Lohse.