Há quem seja tão bom a “ler nas entrelinhas” que isso chega a ser irritante. Essas pessoas parecem saber, muito antes do que os outros, quem é o assassino num filme ou o sentido de um poema abstrato. Possuem uma grande capacidade de inferência, utilizando indícios indiretos para descobrir informação escondida.

Porém, a capacidade de inferência não é só para alguns eleitos. Antes pelo contrário: todos recorremos regularmente à inferência, só que o fazemos com tanta naturalidade que nem damos por isso. Desde os primórdios que o poder da inferência tem sido crucial para a sobrevivência da nossa espécie. Por exemplo, quando usávamos esta estratégia para determinar onde e quando procurar comida, a partir de indícios indiretos tais como ténues ruídos na vegetação ou a presença de folhas mordiscadas, para inferirmos que devia haver um coelho por perto. 

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Mas embora a inferência seja tão importante nas nossas vidas, os neurocientistas tentam há muito tempo perceber como ela é gerada pelo cérebro. Uma das abordagens para o fazer tem sido conceber experiências que permitam estudar esta capacidade cognitiva nos roedores, que são muito mais parecidos connosco do que muitas pessoas imaginam.

Todavia, o desenvolvimento de tarefas experimentais adequadas tem sido desafiante. Enquanto algumas tarefas se revelaram muito difíceis para os animais, outras forneceram resultados ambíguos, na medida em que também podiam ser realizadas com recurso a estratégias mais simples do que a inferência.

Agora, cientistas do Centro Champalimaud, em Lisboa, Portugal, encontraram uma forma de sair desta encruzilhada. Num estudo publicado agora na revista científica Neuron, a equipa apresenta o seu elegante dispositivo experimental, ao mesmo tempo que identifica regiões-chave do cérebro envolvidas e fornece uma versão em jogo de vídeo para testar esta capacidade no ser humano.

Um puzzle digno de um rato detetive

Porque é que este novo dispositivo experimental foi bem-sucedido onde os outros falharam? Zachary Mainen, que liderou o estudo e é investigador principal do Laboratório de Neurociência dos Sistemas do Centro Champalimaud, pensa que é por ser mais compatível com a forma como os ratinhos se comportam. “Em vez de impormos condições nas quais os ratinhos teriam de se comportar como seres humanos ‘em ponto pequeno’, decidimos criar uma tarefa mais natural para os ratinhos, baseada nos seus dotes inatos de procura de alimentos – os mesmos que utilizam para encontrar água e comida.”

Durante a experiência, os ratinhos tinham de utilizar a inferência para descobrir a localização de uma recompensa de água. “A recompensa podia, em qualquer momento, estar disponível num de dois bebedouros. Se os ratinhos conseguissem ligar os indícios, iriam otimizar o seu comportamento, passando de um bebedouro para o outro para receber a recompensa com um mínimo de tempo de espera”, explica Mainen.

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A localização da recompensa era controlada por duas variáveis independentes, ambas desconhecidas dos ratinhos. “Os ratinhos tinham de inferir o que eram essas variáveis por tentativa e erro, desencriptando gradualmente as regras do jogo”, diz Pietro Vertechi, um dos coautores do estudo.

A primeira variável era a probabilidade de receber água do bebedouro ativo. “Mesmo quando um bebedouro estava ativo, nem sempre dava água. Os ratinhos tinham de perceber que a ausência de água numa dada tentativa não significava necessariamente que o bebedouro já não estava ativo”, explica Vertechi.

A segunda variável complicava ainda mais a tarefa: a probabilidade que os bebedouros passassem do estado ativo para o estado inativo (ou seja, que a localização da recompensa fosse efetivamente trocada) estava fixada num dado valor, que os ratinhos também tinham de inferir.

Graças a este dispositivo, os cientistas conseguiram controlar precisamente a dificuldade da tarefa. Por exemplo, um cenário em que ambas as probabilidades de receber água e de trocar de local fossem elevadas seria relativamente fácil. Neste caso, a falta de recompensa indicava que o ratinho se encontrava provavelmente à espera de água no bebedouro errado.

Pelo contrário, se ambas essas probabilidades fossem baixas, o ratinho teria muito mais dificuldade em decidir, porque neste segundo caso, a falta de água durante uma dada tentativa não constituiria um forte indício de que uma troca de localização tivesse ocorrido.

Adivinhar as regras do jogo

Surpreendentemente, os ratinhos conseguiram descobrir muito rapidamente o que estava a acontecer. “Otimizaram o seu comportamento em poucas sessões”, diz Vertechi, “ajustando o número de tentativas num dado bebedouro em conformidade com as regras do jogo. Mais precisamente, toleravam muitos mais falhanços nas condições difíceis, pouco informativas, do que nas condições fáceis.”

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É de facto impressionante que os ratinhos tenham conseguido resolver esta difícil tarefa. Mas como é que os cientistas fizeram para mostrar que estes resultados eram compatíveis com a inferência e não com outras estratégias de resolução de problemas?

Segundo Eran Lottem, também co-autor do estudo, se os ratinhos tivessem aplicado a estratégia que se pensa ser utilizada pelos roedores, o desfecho teria sido totalmente diferente. “Os cientistas acreditam em geral que os ratinhos reagem à taxa direta de recompensa. Mas se fosse esse o caso, os animais teriam ficado ao pé do bebedouro que, em média, lhes proporcionava o maior número de recompensas, tentando obter água nesse bebedouro durante muito mais tempo, mesmo depois de o bebedouro ter ficado inativo. Mas o que aconteceu foi que os nossos ratinhos mudavam de bebedouro mal tinham a certeza que este já não estava ativo, independentemente do número de recompensas que tinham obtido nesse bebedouro no passado. Isto sugere fortemente que os ratinhos estavam a fazer inferências.”

Ratinho vs humano

Para comparar diretamente o desempenho dos ratinhos com o de outra espécie, a equipa desenvolveu ainda uma versão da tarefa para seres humanos. “Também se trata de uma espécie de tarefa de procura de mantimentos, mas desta vez, em vez de procurar água, os participantes procuram presas”, diz Dario Sarra, um outro co-autor do estudo.

A versão humana é um jogo de vídeo no qual a informação escondida é a localização de um monstro dissimulado atrás de um castelo. O objetivo é atingir o monstro com pedras. E, tal como os ratinhos, os participantes têm de descobrir dois conjuntos de variáveis: a probabilidade de atingir o monstro quando apontam para o sítio certo e a probabilidade de ocorrer uma troca de esconderijo.

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Os resultados mostram que os ratinhos e as pessoas resolvem o problema de forma notavelmente semelhante. “Não só a estratégia é praticamente idêntica, mas ambas as espécies são sensíveis aos mesmos desafios”, diz Sarra. “Especificamente, o processo de inferência demorou mais tempo, nas duas espécies, quando as probabilidades de recompensa e de mudança de estado eram baixas, o que gerava uma maior incerteza global. Diga-se, porém que, independentemente da dificuldade, os humanos percebiam o que estava a acontecer muito mais depressa do que os ratinhos, otimizando o seu desempenho logo durante a primeira sessão.”

Segundo Mainen, os resultados implicam que “os jogos de vídeo fazem de nós ratinhos. Alguns destes jogos, tal como o que desenvolvemos, recorrem a comportamentos fundamentais, neste caso o de procura de alimentos. Ficámos surpreendidos ao ver que os comportamentos de ambas as espécies eram tão parecidos. Mas no fundo, isto mostra o quanto estas duas espécies têm em comum.”

Próximos passos

A equipa tenciona utilizar as versões para ratinho e humano da tarefa como ferramenta de estudo dos mecanismos neurais subjacentes a este processo cognitivo. “Neste estudo, já começámos a explorar algumas destas questões. Em particular, pudemos observar que uma área cerebral, o córtex orbitofrontal, tinha um papel essencial no processo de inferência. Em ensaios com ratinhos cujo córtex orbitofrontal tinha sido inativado, a estratégia comportamental dos animais tornou-se mais simples, mais ingénua. Este é um resultado muito interessante, que nos vai ajudar a aprofundar o nosso conhecimento sobre como o processo de inferência decorre no cérebro”, diz Mainen.

Para além disso, a equipa também está interessada em ver se a versão em jogo de vídeo poderá ser utilizada para caracterizar perfis psicológicos específicos. “Por exemplo”, explica Vertechi, “será que as pessoas que sofrem de perturbações do controlo dos impulsos, ou de depressão, tendem a adotar estratégias específicas? Se descobrirmos que a resposta a esta pergunta é afirmativa, poderemos então aproveitar a tarefa análoga nos roedores para estudar os mecanismos neurais subjacentes a esses perfis específicos”, conclui.

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