Como o cérebro codifica a posição social e a “mentalidade vencedora”

Como o cérebro codifica a posição social e a “mentalidade vencedora”

Em camundongos, uma área do cérebro é constantemente sintonizada para saber se os animais próximos são superiores ou inferiores na hierarquia social

LA JOLLA — Se você está pegando o último pedaço de pizza em uma festa e vê outra mão tentando pegá-lo ao mesmo tempo, seu próximo passo provavelmente depende de como você se sente e de quem é a mão. Sua irmãzinha - você pode ir em frente e pegar a pizza. Seu chefe - provavelmente é mais provável que você recue e desista da fatia. Mas se você estiver com fome e se sentir particularmente confiante, pode tentar.

Agora, os pesquisadores de Salk fizeram incursões na compreensão de como o cérebro dos mamíferos codifica a classificação social e usa essa informação para moldar comportamentos – como lutar pela última fatia de pizza. Em camundongos envolvidos em uma competição, a equipe descobriu, os padrões de atividade cerebral diferem dependendo da posição social do animal adversário. Além disso, os cientistas poderiam usar leituras cerebrais para prever com precisão qual animal ganharia uma recompensa alimentar – o vencedor nem sempre era o animal mais socialmente dominante, mas o mais engajado em uma “mentalidade vencedora”. As descobertas foram publicadas em Natureza em março 16, 2022.

“A maioria das espécies sociais se organiza em hierarquias que orientam o comportamento de cada indivíduo”, diz o autor sênior Kay Tye, professor do Laboratório de Neurobiologia de Sistemas de Salk e investigador do Howard Hughes Medical Institute. “Entender como o cérebro medeia isso pode nos ajudar a entender a interação entre posição social, isolamento e doenças psiquiátricas, como depressão, ansiedade ou até abuso de substâncias”.

Os pesquisadores já sabiam que uma área do cérebro chamada córtex pré-frontal medial (mPFC) era responsável por representar a posição social nos mamíferos; alterações no mPFC de um camundongo alteram o comportamento de dominância de um animal. Mas não se sabia como o mPFC representava essa informação e quais neurônios (se houver) estavam envolvidos na alteração do comportamento de dominância.

No novo estudo, Tye e sua equipe permitiram que grupos de quatro camundongos compartilhassem uma gaiola, permitindo que uma hierarquia social se desenvolvesse naturalmente – alguns animais se tornaram mais dominantes e outros mais subordinados. Em seguida, os pesquisadores selecionaram pares de camundongos coabitantes para competir por recompensas alimentares em uma estrutura de torneio “round robin”.

Para capturar a atividade cerebral dos animais, bem como as diferenças leves e difíceis de medir em seu comportamento enquanto competiam, os pesquisadores lideraram várias novas tecnologias. Eles usaram novos dispositivos sem fio para registrar a atividade cerebral em animais de vida livre e desenvolveram uma ferramenta de rastreamento de inteligência artificial para vários animais para acompanhar os movimentos dos ratos ao longo do tempo, mesmo quando dois animais pareciam idênticos. Por fim, eles se voltaram para novas abordagens de modelagem para analisar os dados.

Assim que os ratos foram emparelhados, descobriram os cientistas, a atividade dos neurônios em seu mPFC poderia prever - com 90% de certeza - a classificação de seu oponente.

“Esperávamos que os animais só sinalizassem a classificação quando ouvissem um bipe para iniciar a competição”, diz a coautora Nancy Padilla-Coreano, professora assistente da Universidade da Flórida, que realizou o trabalho durante seu pós-doutorado companheiro em Salk. “Mas acontece que os animais andam por aí com essa representação de posição social em seus cérebros o tempo todo.”

Quando os pesquisadores perguntaram se a atividade dos neurônios mPFC estava associada ao comportamento, eles descobriram algo surpreendente. Os padrões de atividade cerebral foram associados a pequenas mudanças no comportamento, como a rapidez com que um camundongo se movia, e eles também podiam prever – 30 segundos completos antes do início da competição – qual camundongo ganharia a recompensa de comida.

Enquanto o camundongo mais dominante era geralmente previsto para vencer, às vezes o modelo previa com precisão que o animal subordinado venceria. O modelo, diz a equipe, era capturar o sucesso competitivo, ou o que algumas pessoas chamam de “mentalidade vencedora”.

Assim como às vezes você pode estar em um humor mais competitivo e mais propenso a roubar aquela fatia de pizza antes de seu chefe, um rato subordinado pode estar em uma “mentalidade mais vencedora” do que um animal mais dominante e acabar ganhando.

As áreas do mPFC associadas à posição social e ao sucesso competitivo são adjacentes umas às outras, descobriram os pesquisadores, e altamente conectadas. Os sinais na classificação social, dizem eles, afetam o estado do cérebro envolvido no sucesso competitivo. Em outras palavras, a confiança e a “mentalidade vencedora” de um animal subordinado podem diminuir parcialmente quando confrontados com o rato alfa.

“Esta é a primeira vez que conseguimos capturar esses estados internos que conectam a posição social ao comportamento”, diz Kanha Batra, estudante de pós-graduação no laboratório Tye e coautor do artigo. “A qualquer momento, poderíamos prever o próximo movimento de um animal a partir da atividade cerebral usando esses estados internos”.

Os pesquisadores também mostraram que mudanças na atividade cerebral ocorriam quando os animais estavam em competição versus quando coletavam recompensas sozinhos. No entanto, a posição social do grupo vivo dos animais ainda pode ser decodificada a partir da atividade cerebral, mesmo quando os animais estão sozinhos.

“Esta é mais uma evidência para sugerir que estamos em estados cerebrais diferentes quando estamos com outras pessoas em comparação com quando estamos sozinhos”, diz Tye, titular da cadeira Wylie Vale. “Independentemente de com quem você está, se você está ciente de outras pessoas ao seu redor, seu cérebro está usando neurônios diferentes.”

Em seguida, os cientistas examinarão como e quando as representações de posição social dos animais se desenvolvem no cérebro, bem como outros tipos de comportamento são afetados.

Outros autores incluem Makenzie Patarino, Sebastien B. Hausmann, Reesha Patel, Srishti Mishra, Deryn O. LeDuke, Jasmin Revanna, Hao Li, Matilde Borio, Rachelle Pamintuan, Aneesh Bal, Laurel R. Keyes, Avraham Libster, Romy Wichmann, Fergil Mills , Felix H. Taschbach e Gillian A. Matthews de Salk; Zexin Chen, Hao-Shu Fang e Cewu Lu da Universidade Shanghai Jiao Tong; Rachel R. Rock, Ruihan Zhang, Javier C. Weddington e Ila R. Fiete do Instituto de Tecnologia de Massachusetts; Yu Eva Zhang da Universidade da Califórnia em San Diego; e James P. Curley da Universidade do Texas em Austin.

O trabalho foi financiado pelo Howard Hughes Medical Institute, National Institutes of Health (R01-MH115920, Pioneer Award DP1-AT009925 e K99 MH124435-01), JPB Foundation, Dolby Family Fund, Kavli Foundation, Simons Center for the Social Brain , Ford Foundation, L'Oreal For Women In Science, Burroughs Wellcome Fund, AI Institute, SJTU, Shanghai Qi Zhi Institute e Meta Technology Group.