Post#002 Circuitos neurais paralelos de aprendizagem de comportamentos sequenciais

Nessa segunda parte vou relatar os resultados da ativacao de algumas areas cerebrais que Hikosaka e seus colaboradores estudaram. Existe uma diferenca primordial entre os resultados obtidos por Hikosaka e outros grupos que anteriormente haviam estudado comportamentos sequenciais. Alias, nesse sentido e na epoca desses estudos os japoneses estavam muito a frente dos outros grupos. Esses estudos nao estavam interessados apenas em reportar quais areas ficavam ativas em estagios iniciais de aprendizagem e as areas ativas em estagios mais avancados, mas sim em determinar a funcao especifica dessas areas na aprendizagem e sequenciamento de movimentos.

Desativacao Reversa

Nesses experimentos foi injetado em situacoes diferentes uma certa quantidade de um composto quimico (muscimol) em areas especificas do cerebro. O muscimol tem a capacidade de fazer os neuronios pararem de responder a estimulos vindos de outras partes do cerebro por um period de tempo mas sem realmente danificar o tecido neural, uma especie de lesao reversa temporaria. As principais areas estudas foram os ganglios de base (basal ganglia, BG) que e uma estrutura subcortical localizada no centro do cerebro, e uma estrutura cortical localizada na parte medial superior do cortex prefrontal e chamada de area motora suplementar (supplementary motor area), que pode ser dividida anatomicamente e funcionalmente na parte mais anterior (preSMA) e na parte posterior (properSMA).

A injecao de muscimol na area preSMA afetou a performance dos macacos principalmente quando estes tinham que aprender novas sequencias de movimentos, com um grande numero de erros, e dificultando o aprendizado. No entanto, essa lesao nao afetou a performance da sequencias que os macacos haviam aprendido previamente. Esses resultados demonstraram que a area preSMA e importante em processos cognitivos relacionados a aprendizagem de novos comportamentos, mas nao e importante para a expressao de comportamentos ja aprendidos.

Apos passarem os efeitos da lesao na area preSMA, a segunda parte do experimento foi injetar muscimol na area properSMA, mais posterior anatomicamente. Os resultados foram opostos aqueles encontrados com injecao de muscimol na area preSMA. A inativacao da area properSMA nao diminuiu a capacidade dos animais de aprenderem novas sequencias, mas afetou a performance de sequencias ja aprendidas, como se a area properSMA funcionasse na expressao de movimentos aprendidos, ou seja, uma area de armazenamento de memorias motoras.

Resultados semelhantes foram obtidos com a injecao de muscimol em diferentes partes da BG. Ao injetar muscimol na parte anterior da BG (antBG) os macacos tiveram dificuldade de aprender novas sequencias, mas nao na performance de sequencias ja aprendidas. Por outro lado, a injecao de muscimol na parte posterior da BG (posBG) afetou a performance de sequencias ja aprendidas, mas nao no aprendizado de novos movimentos.

E importante entender um pouco das conexoes entre essas areas e outras areas do cerebro. Por exemplo a area preSMA e antBG sao mutuamente conectadas e tambem recebem conexao de areas mais cognitivas como o cortex dorsolateral prefrontal (area de Brodman 46), e que e extremamente importante em processos executivos, na aprendizagem, reasoning and working memory. Ja a area properSMA e posBG tambem sao mutamente conectadas e recebem input de areas do lobo parietal posterior e do lobo temporal, que sao areas associativas envolvidas no armazenamento de memorias. Essas conexoes suportam a hipotese de Hikosaka, da existencia de circuitos de aprendizagem paralelos, em que o sistema de coordenadas visuo-espaciais e implementado pelo circuito ligando o cortex dorsolateral prefrontal-preSMA-BG usando informancoes visuais, ao passo que o sistema de coordenadas motoras e implementado pelo circuito ligando principalmente as areas properSMA-posBG-parital cortex. E necessario dizer que as areas properSMA e posBG possuem representacoes somatotopicas, ou seja, a estimulacao de algumas partes dessas areas causa o movimento de certas partes do corpo, como mao, bracos e pernas. Portanto, isso significa que as memorias motoras sao representadas em areas de facil acesso ao controle do corpo humano.

PS. O proximo post vai trazer os resultados dos experimentos da analise da ativacao neural das mesmas areas. Ainda, existem 3 estruturas principais no cerebro, o cortex cerebral, os ganglios de base, e o cerebelo. A organizacao loca dessas areas e bastante diferente, e esse artigo do Hikosaka serve como introducao para novas discussoes nos proximos posts.