"Hormônio da felicidade", serotonina pode acelerar a aprendizagem

Conhecida por ser o hormônio do bem-estar, a serotonina pode ter um outro papel, de acordo com uma equipe internacional do Centro Champalimaud, em Lisboa (Portugal), e do University College de Londres (Inglaterra). Eles descobriram um efeito até então desconhecido do neurotransmissor: aumentar a velocidade de aprendizagem.

A serotonina já tinha sido implicada no aumento da plasticidade cerebral, e este estudo --publicado na revista Nature Communications-- reforça essa ideia, contrastando portanto com a noção mais comum, que considera a serotonina apenas como um regulador do humor.

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O neurotransmissor é uma das principais substâncias químicas que as células nervosas utilizam para se comunicar entre si, e os seus efeitos no comportamento ainda são pouco claros. Mas os neurocientistas procuram, há tempos, construir uma teoria geral sobre o que a serotonina faz no cérebro.

Apesar disso, tem sido difícil determinar a sua função, especialmente no que diz respeito à aprendizagem. Agora, utilizando um novo modelo matemático, os autores descobriram que a serotonina tem efetivamente um papel importante na aprendizagem.

"Quando os neurónios produtores de serotonina foram artificialmente ativados com luz, os ratinhos conseguiram adaptar mais rapidamente o seu comportamento. Isto é, deram mais peso a nova informação e portanto incorporaram-na mais rapidamente nas suas decisões quando esses neurônios se encontravam ativos", disse Zach Mainen, um dos líderes do estudo.

Procurando água

Nas experiências, os ratinhos tinham de desempenhar uma tarefa de aprendizagem para encontrar água. "Eles foram colocados em um compartimento onde deviam tocar com o focinho em um dos dois bebedouros, um situado à direita e o outro à esquerda. Estes bebedouros forneciam água (ou não) com uma certa probabilidade", explica Madalena Fonseca, co-autora do estudo.

Quando os cientistas analisaram os resultados, constataram que a quantidade de tempo que os animais esperavam entre tentativas de obter água era variável: ou voltavam a tentar imediatamente, batendo no bebedouro, ou esperavam algum tempo antes de fazer uma nova tentativa.

E foi exatamente esta variabilidade que permitiu à equipe revelar a provável existência de um efeito inédito da serotonina sobre a tomada de decisão dos animais.

Os maiores tempos de espera eram mais frequentes no início e no fim das sessões diárias (séries de tentativas). Isto acontece provavelmente porque, no início, os ratinhos estão mais distraídos e pouco empenhados na tarefa em questão, "talvez porque esperam conseguir sair do compartimento experimental", escreveram os autores. No fim, tendo bebido água suficiente, também não estão motivados para continuar a procurar recompensas.

A equipe descobriu assim que, em função da duração do intervalo entre tentativas, os ratinhos adotavam uma de duas estratégias de tomada de decisão diferentes para maximizar as suas chances de obter a recompensa (água).

Especificamente, quando o intervalo entre tentativas era curto, o modelo matemático que se revelou melhor para prever a escolha seguinte do animal baseava-se quase completamente no desenlace (água ou não) da tentativa anterior.

Isto sugere, escrevem os autores, que quando o intervalo de tempo entre tentativas consecutivas é curto, os animais usam sobretudo a sua "memória de trabalho" para fazer a escolha seguinte - isto é, a parte da memória de curto prazo que lida com as percepções imediatas. É este tipo de memória que nos permite decorar um número de telefone durante um curto período de tempo - e a seguir esquecê-lo se não o repetimos mentalmente muitas vezes.

Aprendizagem acelerada

O grupo também estimulou neurônios produtores de serotonina no cérebro dos animais com luz laser, através de uma técnica chamada optogenética, procurando por efeitos dos níveis elevados de serotonina no comportamento de pesquisa de água. O objetivo era determinar se - e como - a serotonina afetaria cada uma das estratégias de tomada de decisão que tinham descoberto.

Foi quando aconteceu algo surpreendente e os cientistas não observaram qualquer efeito significativo dos níveis de serotonina sobre o comportamento. Só quando distinguiram as duas estratégias de tomada de decisão acima referidas é que conseguiram detectar um aumento da rapidez de aprendizagem.

"A serotonina acelera a aprendizagem com base nas recompensas anteriores seja qual for a duração do intervalo entre tentativas, mas este efeito só se torna visível num subconjunto das escolhas dos animais", diz Murakami. "Ficamos surpresos ao constatar que o comportamento de escolha dos animais era gerado por dois sistemas de decisão distintos."

"Os nossos resultados sugerem que a serotonina aumenta a plasticidade [cerebral] ao influenciar a rapidez de aprendizagem. Isto está em sintonia, por exemplo, com o fato de o tratamento possa ser mais eficaz quando combinado com as chamadas terapias cognitivo-comportamentais, que promovem mudanças de hábitos nos doentes", escreveram os autores.

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