Pesquisa mostra comportamento humano guiado por mudanças rápidas nos níveis de dopamina

O que acontece no cérebro humano quando aprendemos com experiências positivas e negativas? Para ajudar a responder a essa pergunta e compreender melhor a tomada de decisões e o comportamento humano, os cientistas estão estudando a dopamina.

A dopamina é um neurotransmissor produzido no cérebro que serve como mensageiro químico, facilitando a comunicação entre as células nervosas do cérebro e do corpo. Está envolvido em funções como movimento, cognição e aprendizagem. Embora a dopamina seja mais conhecida pela sua associação com emoções positivas, os cientistas também estão a explorar o seu papel em experiências negativas.

Agora, um novo estudo realizado por pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade Wake Forest, publicado em 1º de dezembro em Avanços da Ciência mostra que a liberação de dopamina no cérebro humano desempenha um papel crucial na codificação de erros de previsão de recompensa e punição. Isto significa que a dopamina está envolvida no processo de aprendizagem a partir de experiências positivas e negativas, permitindo ao cérebro ajustar e adaptar o seu comportamento com base nos resultados dessas experiências.

“Anteriormente, pesquisas mostraram que a dopamina desempenha um papel importante na forma como os animais aprendem com experiências ‘recompensadoras’ (e possivelmente ‘punitivas’). Mas pouco trabalho foi feito para avaliar diretamente o que a dopamina faz em escalas de tempo rápidas no cérebro humano, ” disse Kenneth T. Kishida, Ph.D., professor associado de fisiologia, farmacologia e neurocirurgia na Escola de Medicina da Universidade Wake Forest.

“Este é o primeiro estudo em humanos a examinar como a dopamina codifica recompensas e punições e se a dopamina reflete um sinal de ensino ‘ótimo’ que é usado nas pesquisas mais avançadas de inteligência artificial da atualidade.”

Para o estudo, os pesquisadores da equipe de Kishida utilizaram voltametria cíclica de varredura rápida, uma técnica eletroquímica, combinada com aprendizado de máquina, para detectar e medir os níveis de dopamina em tempo real (ou seja, 10 medições por segundo). No entanto, este método é desafiador e só pode ser realizado durante procedimentos invasivos, como cirurgia cerebral de estimulação cerebral profunda (DBS). DBS é comumente empregado para tratar doenças como doença de Parkinson, tremor essencial, transtorno obsessivo-compulsivo e epilepsia.

A equipe de Kishida colaborou com os neurocirurgiões da Atrium Health Wake Forest Baptist Stephen B. Tatter, MD, e Adrian W. Laxton, MD, que também são membros do corpo docente do Departamento de Neurocirurgia da Escola de Medicina da Universidade Wake Forest, para inserir um microeletrodo de fibra de carbono profundamente no cérebro de três participantes do Atrium Health Wake Forest Baptist Medical Center que estavam programados para receber DBS para tratar tremor essencial.

Enquanto os participantes estavam acordados na sala de cirurgia, eles jogaram um simples jogo de computador. Enquanto jogavam, foram feitas medições de dopamina no corpo estriado, uma parte do cérebro que é importante para a cognição, a tomada de decisões e os movimentos coordenados.

Durante o jogo, as escolhas dos participantes eram recompensadas ou punidas com ganhos ou perdas monetárias reais. O jogo foi dividido em três etapas nas quais os participantes aprenderam com feedback positivo ou negativo a fazer escolhas que maximizassem as recompensas e minimizassem as penalidades. Os níveis de dopamina foram medidos continuamente, uma vez a cada 100 milissegundos, ao longo de cada uma das três fases do jogo.

“Descobrimos que a dopamina não só desempenha um papel na sinalização de experiências positivas e negativas no cérebro, mas parece fazê-lo de uma forma ideal quando se tenta aprender com esses resultados. como se pudesse haver vias independentes no cérebro que envolvem separadamente o sistema de dopamina para experiências recompensadoras versus experiências punitivas. Nossos resultados revelam um resultado surpreendente de que essas duas vias podem codificar experiências gratificantes e punitivas em escalas de tempo ligeiramente alteradas, separadas por apenas 200 a 400 milissegundos no tempo ”, disse Kishida.

Kishida acredita que este nível de compreensão pode levar a uma melhor compreensão de como o sistema dopaminérgico é afetado em humanos com distúrbios psiquiátricos e neurológicos. Kishida disse que são necessárias pesquisas adicionais para entender como a sinalização da dopamina é alterada em distúrbios psiquiátricos e neurológicos.

“Tradicionalmente, a dopamina é frequentemente referida como ‘o neurotransmissor do prazer’”, disse Kishida. “No entanto, nosso trabalho fornece evidências de que esta não é a maneira de pensar sobre a dopamina. Em vez disso, a dopamina é uma parte crucial de um sistema sofisticado que ensina nosso cérebro e orienta nosso comportamento. Essa dopamina também está envolvida em ensinar nosso cérebro sobre experiências punitivas é uma descoberta importante e pode fornecer novas direções na pesquisa para nos ajudar a compreender melhor os mecanismos subjacentes à depressão, ao vício e aos distúrbios psiquiátricos e neurológicos relacionados”.