A atração do desconhecido (2006)

Texto principal

Meriwether Lewis e William Clark passaram anos trabalhando nisso, Edmund Hillary e Tenzing Norgay escalaram o Monte. Para o Everest, Neil Armstrong voou para o espaço e Robert Falcon Scott morreu por isso - uma chance de descobrir algo nunca antes visto. Uma longa tradição de exploração humana atesta a força motivadora da novidade. Os biólogos evolucionistas argumentaram que, para florescer, todas as espécies de forrageamento devem ter um desejo de explorar o desconhecido (Panksepp, 1998) Como esse impulso se manifesta no cérebro, no entanto, permanece incerto. Nesta edição de Neurônio, pela primeira vez, Bunzeck e Düzel (2006) mostram que as regiões do mesencéfalo que alojam os neurônios da dopamina preferencialmente respondem preferencialmente a novos estímulos do que a estímulos raros, estimulantes ou relevantes para o comportamento (Bunzeck e Düzel, 2006).

Do lado de fora, o área tegmental ventral (VTA) e substantia nigra (SN) são fáceis de perder. Aninhado profundamente em uma curva do tronco cerebral, esses núcleos abrigam os corpos da maioria dos neurônios da dopamina que inervam o estriado e o córtex pré-frontal. Rastreio de rastreamento estudos indicam que enquanto o VTA se projeta para regiões mais ventrais do estriado e córtex pré-frontal, o SN se projeta para regiões mais dorsal e lateral do estriado e córtex pré-frontal. Embora pequenos, esses núcleos estão em posição de exercer ampla influência. Na verdade, por dentro, a vida sem esses neurônios do mesencéfalo está longe de ser fácil. Por exemplo, tanto as lesões orgânicas (devido à doença de Parkinson) quanto as lesões sintéticas (devido a drogas manufaturadas inadequadamente) do SN / VTA levam à imobilidade física e mental.

Embora o estudos de lesões sugerem que as vias dorsais inervadas pelo SN desempenham um papel no movimento, as vias ventrais inervadas pelo ATV desempenham um papel menos compreendido na motivação (Haber e Fudge, 1997) Algumas teorias importantes levantam a hipótese de que a atividade nessa via ventral confere "saliência" a estímulos (Berridge e Robinson, 1993) No entanto, os teóricos definiram a saliência de maneira diferente, confundindo tentativas empíricas de isolar a função desses núcleos. Por exemplo, algumas definições de saliência invocam novidade, outras invocam relevância comportamental e outras ainda invocam excitação.

Aqui, Bunzeck e Düzel definem operacionalmente “saliência” de quatro maneiras diferentes. Durante a aquisição da ressonância magnética relacionada ao evento, os investigadores mostraram imagens de rostos ou cenas ao ar livre com diferentes atributos de saliência e mediram a resposta SN / VTA a esses diferentes estímulos. Um primeiro grupo de fotos era novo, ou nunca visto antes. Um segundo grupo de fotos era relevante em termos de comportamento, exigindo pressionar o botão. Um terceiro grupo de fotos era negativo e, portanto, presumivelmente excitante (ou seja, uma expressão negativa no caso de rostos ou um acidente de carro no caso de cenas). Um quarto grupo de fotos era distinto, mas apareceu mais de uma vez (chamado de "bolas ímpares neutras"). Ao não visualizar uma dessas fotos, os participantes viram uma imagem neutra repetida nos dois terços restantes dos ensaios. Imagens apareciam a cada 3 segundos.

Os investigadores descobriram que, entre todas as imagens, novas imagens ativaram o SN / VTA de forma mais poderosa, bem como partes do hipocampo e estriado, sugerindo que a ativação do SN / VTA respondeu à novidade e não a outros tipos de relevância. Outros tipos de fotos recrutaram outras regiões. Surpreendentemente, dado o papel putativo das projeções de dopamina no movimento, as imagens que requerem uma resposta motora não ativaram poderosamente as regiões SN / VTA, ao invés disso, recrutaram um circuito motor envolvendo a núcleo vermelho, tálamo e córtex motor. Imagens negativas também não ativaram potentemente o SN / VTA, ativando de forma mais robusta outras regiões do mesencéfalo (ie, o locus coeruleus) e o amígdala. Finalmente, comparado ao quadro repetido, o ímpar neutro ativou o hipocampo, assim como outras regiões como o cíngulo anterior.

Os pesquisadores também examinaram se a novidade melhora a memória. A ativação do hipocampo foi associada à codificação de memórias em estudos de ressonância magnética (Brewer et al., 1998, Wagner et al., 1998) e novas imagens ativaram essa região e também o SN / VTA. Isso leva à inferência de que os sujeitos devem mostrar memória superior para fotos novas. De fato, eles não fizeram. Em vez disso, como em outras pesquisas (Ranganath e Rainer, 2003), os sujeitos lembraram-se melhor das imagens familiares do que das novas. No entanto, em um experimento separado, os pesquisadores descobriram um efeito contextual interessante no qual imagens familiares intercaladas com imagens novas obtiveram um aumento temporário da memória, detectável 20 minutos, mas não 1 dia depois. Essa descoberta pode ser contrastada com a de outros estudos recentes que mostram que as dicas de recompensa coativam o SN / VTA e o hipocampo, o que melhora a memória de longo prazo, não apenas para as dicas (Wittmann et al., 2005), mas também para as fotos que as seguem (Adcock et al., 2006).

Juntas, essas descobertas potencialmente informam um novo e empolgante corpo de pesquisa que tenta vincular motivação e memória. Uma teoria recente postula que dois circuitos formam um loop, pelo qual a novidade pode promover a memória (Lisman e Grace, 2005) No primeiro circuito descendente, a novidade ativa o hipocampo, que sinapsa no SN / VTA por vias subcorticais que passam pelo striatum ventral. Um segundo circuito ascendente completa o loop, no qual o SN / VTA ativado libera dopamina no hipocampo, promovendo a memorização do novo estímulo. Os presentes achados fornecem suporte parcial para a teoria do loop. Eles são consistentes com o recrutamento do primeiro circuito, no qual hipocampo, estriado e SN / VTA são ativados pela novidade. No entanto, eles não são consistentes com o recrutamento do segundo circuito, uma vez que novos estímulos não foram mais lembrados. No entanto, houve um aumento transitório na memória de estímulos familiares no contexto de novos estímulos. Como outros estudos de ressonância magnética sugerem que as dicas de recompensa ativam esse segundo circuito, que corresponde à codificação aprimorada dos estímulos subsequentes, pode ser que os novos estímulos não sejam mais lembrados, mas ponham o cérebro em um estado receptivo para lembrar o que está por vir (que poderia ser um estímulo novo persistente ou outra coisa) (Dayan, 2002, Knutson e Adcock, 2005) Esse mecanismo pode ser altamente útil para um animal preditivo e forrageiro (Kakade e Dayan, 2002).

As descobertas também levantam questões sobre o valor da recompensa de novas fotos. Por exemplo, os sujeitos preferiram fotos novas a fotos menos novas, emocionais negativas ou comportamentais? O estudo não incorporou imagens emocionais positivas, o que pode fornecer uma comparação futura interessante com imagens novas. Pode-se prever que imagens novas e positivas podem ativar separadamente o SN / VTA. Alternativamente, se os efeitos da novidade forem mediados pelo valor da recompensa da novidade, é possível prever que imagens positivas, incorporadas no mesmo experimento, possam "roubar" a ativação SN / VTA de novos estímulos.

Diante do contínuo avanço tecnológico, ainda restam desafios na visualização da atividade SN / VTA com fMRI. O SN / VTA é pequeno e, embora os pesquisadores de ressonância magnética tenham relatado de forma convincente a ativação nessas regiões (Adcock et al., 2006, Knutson et al., 2005, Wittmann et al., 2005), tamanhos menores de voxel e núcleos de suavização espacial estão definitivamente em ordem. Além disso, o SN / VTA fica adjacente a uma interface de tecido e diretamente acima das artérias pulsantes do círculo de Willis, que visivelmente se movem especialmente nessas regiões ventrais do cérebro (Dagli et al., 1999) Estão em desenvolvimento meios especiais para lidar com as pulsações e podem reduzir o ruído nessas regiões, incluindo amostragem cardíaca durante a aquisição da imagem (Guimarães et al., 1998) ou pós-aquisição filtrando com o ritmo cardíaco (Glover e outros, 2000) Por fim, como observado por muitos outros (Logothetis e Wandell, 2004), aumentos na fMRI dependente do nível de oxigênio no sangue (BOLD) representam um dilema interpretativo em se refletem sinais de entrada, sinais de saída ou alguma combinação dos dois. Estudos eletrofisiológicos recentes estão começando a sugerir que o aumento da ativação do BOLD indexa principalmente alterações pós-sinápticas devido à entrada neural, o que naturalmente levanta a questão de quais outras regiões informam o ATV sobre a chegada de um novo estímulo.

A exploração não se limita a fronteiras físicas e terras estrangeiras. Galileu Galilei e Isaac Newton provavelmente poderiam se identificar com a emoção de olhar pela primeira vez em mundos anteriormente desconhecidos. Ao começar a traçar vínculos entre novidade, recompensa e memória, Bunzeck e Düzel nos deram um bom começo para entender a motivação que leva os exploradores e os cientistas.