Escolhas difíceis? Pergunte à dopamina do seu cérebro

Escolhas difíceis? Pergunte à dopamina do seu cérebro

Pesquisadores da Salk aprendem como a dopamina governa as decisões em andamento, gerando insights sobre o mal de Parkinson e o vício em drogas

LA JOLLA — Digamos que você esteja pegando a xícara de frutas em um buffet, mas no último segundo você muda de marcha e pega um cupcake. Emocionalmente, sua decisão é uma mistura complexa de culpa e expectativa de dar água na boca. Mas fisicamente é uma mudança simples: em vez de se mover para a esquerda, sua mão foi para a direita. Essas mudanças em frações de segundo interessam aos neurocientistas porque desempenham um papel importante em doenças que envolvem problemas com a seleção de uma ação, como o mal de Parkinson e o vício em drogas.

Na publicação online de 9 de março de 2017 da revista Neurônio, cientistas do Salk Institute relatam que a concentração de uma substância química cerebral chamada dopamina governa as decisões sobre ações com tanta precisão que medir o nível logo antes de uma decisão permite que os pesquisadores prevejam com precisão o resultado. Além disso, os cientistas descobriram que alterar o nível de dopamina é suficiente para alterar a próxima escolha. O trabalho pode abrir novos caminhos para o tratamento de distúrbios tanto nos casos em que uma pessoa não consegue selecionar um movimento para iniciar, como a doença de Parkinson, quanto naqueles em que alguém não consegue parar ações repetitivas, como transtorno obsessivo-compulsivo (TOC) ou dependência de drogas. .

“Como não podemos fazer mais de uma coisa ao mesmo tempo, o cérebro está constantemente tomando decisões sobre o que fazer a seguir”, diz Xin Jin, professor assistente no Laboratório de Neurobiologia Molecular de Salk e autor sênior do artigo. “Na maioria dos casos, nosso cérebro controla essas decisões em um nível mais alto do que falar diretamente com músculos específicos, e é isso que meu laboratório quer entender melhor.”

Quando decidimos realizar uma ação voluntária, como amarrar os cadarços, a parte externa do nosso cérebro (o córtex) envia um sinal para uma estrutura mais profunda chamada estriado, que recebe dopamina para orquestrar a sequência de eventos: abaixar, agarrar o laços, amarrando os nós. Doenças neurodegenerativas como Parkinson danificam os neurônios liberadores de dopamina, prejudicando a capacidade de uma pessoa de executar uma série de comandos. Por exemplo, se você pedir aos pacientes de Parkinson para desenhar uma forma de V, eles podem desenhar a linha descendo bem ou a linha subindo bem. Mas eles têm grande dificuldade em fazer a mudança de uma direção para a outra e gastam muito mais tempo na transição. Antes que os pesquisadores possam desenvolver terapias direcionadas para tais doenças, eles precisam entender exatamente qual é a função da dopamina em um nível neurológico fundamental em cérebros normais.

A equipe de Jin elaborou um estudo no qual os ratos escolheram entre pressionar uma das duas alavancas para obter um tratamento açucarado. As alavancas estavam do lado direito e esquerdo de uma câmara feita sob medida, com o distribuidor de guloseimas no meio. As alavancas se retraíram da câmara no início de cada tentativa e reapareceram após dois ou oito segundos. Os ratos aprenderam rapidamente que, quando as alavancas reapareceram após um curto período de tempo, pressionar a alavanca esquerda rendeu um tratamento. Quando eles reapareceram depois de um longo tempo, pressionar a alavanca certa resultou em um tratamento. Assim, os dois lados representavam uma situação de duas opções simplificada para os ratos - eles se moviam para o lado esquerdo da câmara inicialmente, mas se as alavancas não reaparecessem dentro de um determinado período de tempo, os ratos mudavam para o lado direito com base em uma decisão interna.

“Este projeto específico nos permite fazer uma pergunta única sobre o que acontece no cérebro durante essa mudança mental e física de uma escolha para outra”, diz Hao Li, pesquisador associado da Salk e co-autor do artigo.

Enquanto os ratos realizavam os testes, os pesquisadores usaram uma técnica chamada voltametria cíclica de varredura rápida para medir a concentração de dopamina no cérebro dos animais por meio de eletrodos embutidos muito mais finos do que um cabelo humano. A técnica permite medições em escala de tempo muito precisa (neste estudo, a amostragem ocorreu 10 vezes por segundo) e, portanto, pode indicar mudanças rápidas na química do cérebro. Os resultados da voltametria mostraram que as flutuações no nível de dopamina no cérebro estavam fortemente associadas à decisão do animal. Os cientistas foram realmente capazes de prever com precisão a próxima escolha de alavanca do animal com base apenas na concentração de dopamina.

Curiosamente, outros ratos que receberam uma guloseima pressionando qualquer uma das alavancas (removendo assim o elemento de escolha) experimentaram um aumento de dopamina conforme os testes começaram, mas, em contraste, seus níveis permaneceram acima da linha de base (não flutuaram abaixo da linha de base) o tempo todo, indicando o papel evolutivo da dopamina quando uma escolha está envolvida.

“Estamos muito entusiasmados com essas descobertas porque indicam que a dopamina também pode estar envolvida na decisão em curso, além de seu papel bem conhecido no aprendizado”, acrescenta o co-autor do artigo, Christopher Howard, um colaborador de pesquisa da Salk.

Para verificar se o nível de dopamina causou a mudança na escolha, em vez de apenas estar associado a ela, a equipe usou engenharia genética e ferramentas moleculares - incluindo a ativação ou inibição de neurônios com luz em uma técnica chamada optogenética - para manipular os níveis de dopamina no cérebro dos animais em real Tempo. Eles descobriram que eram capazes de mudar bidirecionalmente os ratos de uma opção de alavanca para a outra, aumentando ou diminuindo os níveis de dopamina.

Jin diz que esses resultados sugerem que os níveis de dopamina que mudam dinamicamente estão associados à seleção contínua de ações. “Achamos que se pudéssemos restaurar a dinâmica de dopamina apropriada - na doença de Parkinson, TOC e dependência de drogas - as pessoas poderiam ter um controle melhor de seu comportamento. Este é um passo importante para entender como fazer isso. ”

A obra foi financiada pela National Institutes of Health, A Fundação Dana, Fundação Médica Ellison e os votos de Fundação Whitehall.