Pequenos vermes também tomam decisões complexas

Pequenos vermes também tomam decisões complexas

Cientistas da Salk surpreendem ao descobrir capacidades flexíveis de tomada de decisão em um worm com apenas 302 neurônios

LA JOLLA—Como um animal toma decisões? Os cientistas passaram décadas tentando responder a essa pergunta, concentrando-se nas células e conexões do cérebro que podem estar envolvidas. Os cientistas do Salk estão adotando uma abordagem diferente – analisando o comportamento, não os neurônios. Eles ficaram surpresos ao descobrir que os vermes podem levar em consideração vários fatores e escolher entre duas ações diferentes, apesar de terem apenas 302 neurônios em comparação com aproximadamente 86 bilhões em humanos.

Os resultados, publicados na Current Biology em 7 de março de 2022, têm implicações importantes para a maneira como os pesquisadores avaliam a motivação e as habilidades cognitivas em animais. Além disso, o estudo demonstra que capacidades complexas de tomada de decisão podem ser codificadas em pequenas redes biológicas e artificiais.

“Nosso estudo mostra que você pode usar um sistema simples, como o worm, para estudar algo complexo, como a tomada de decisões direcionada a objetivos. Também demonstramos que o comportamento pode nos dizer muito sobre como o cérebro funciona”, diz o autor sênior Sreekanth Chalasani, professor associado do Laboratório de Neurobiologia Molecular de Salk. “Mesmo sistemas simples, como worms, têm estratégias diferentes e podem escolher entre essas estratégias, decidindo qual funciona melhor para eles em uma determinada situação. Isso fornece uma estrutura para entender como essas decisões são tomadas em sistemas mais complexos, como os humanos”.

Seja comendo uma presa ou defendendo sua fonte de alimento, o verme predador Pristionchus pacífico depende de morder. O desafio da equipe era determinar as intenções do verme ao picar.

Os pesquisadores descobriram que P. pacífico escolhe entre duas estratégias de forrageamento para morder sua presa e seu concorrente, outro verme chamado Caenorhabditis elegans: 1) estratégia predatória, na qual o objetivo da mordida é matar a presa, ou 2) estratégia territorial, na qual a mordida é usada para forçar C. elegans longe de uma fonte de alimento. P. pacífico escolhe a estratégia predatória contra larvas C. elegans, que é fácil de matar. Em contraste, P. pacífico seleciona a estratégia territorial contra o adulto C. elegans, que é difícil de matar e supera P. pacífico por comida.

Para a equipe, parecia que P. pacífico pesou os custos e benefícios de múltiplos resultados potenciais de uma ação — comportamento que é familiar em vertebrados, mas inesperado em um verme.

“Os cientistas sempre presumiram que os vermes eram simples - quando P. pacífico mordemos, pensamos que sempre foi para um propósito predatório singular ”, diz a primeira autora Kathleen Quach, pós-doutoranda no laboratório de Chalasani. "Na verdade, P. pacífico é versátil e pode usar a mesma ação, mordendo C. elegans, para alcançar diferentes objetivos de longo prazo. Fiquei surpreso ao descobrir que P. pacífico poderia alavancar o que parecia ser uma predação fracassada em uma territorialidade bem-sucedida e direcionada a objetivos”.

No futuro, os cientistas gostariam de determinar qual dos P. pacífico' os cálculos de custo-benefício são fixos ou flexíveis. Eles esperam que mais pesquisas como essa ajudem a descobrir ainda mais os fundamentos moleculares da tomada de decisões.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (5R01MH113905), a Fundação WM Keck, a Fundação Nacional de Ciências, Salk Women & Science e uma bolsa de pós-doutorado da Fundação Paul F. Glenn.

DOI: 10.1016 / j.cub.2022.02.033