A neurociência da decisão: devo ficar ou devo ir?

Esta fotografia de um rato que explora um semáforo é uma representação artística do equilíbrio entre inibição do motor (luz vermelha), preparação (luz amarela) e execução (luz verde).

Fonte: Universidade de Freiburg / Michael Veit

Uma equipe internacional de pesquisadores identificou o papel específico que cinco subáreas dentro do córtex pré-frontal (PFC) desempenham na tomada de decisões reativas e pró-ativas para parar, começar ou preparar uma ação específica. As descobertas de fevereiro de 2017 foram publicadas esta semana na revista Current Biology .

Este estudo pioneiro sobre como as subáreas do comportamento do comportamento do córtex pré-frontal foi liderado por Stefanie Hardung e realizado com colegas da Universidade de Freiburg, na Alemanha.

Como uma região cérebro bem conhecida dentro dos lobos frontais do córtex cerebral, o PFC tem sido considerado o assento da vontade livre, da vontade humana e do lar neurobiológico das funções executivas, incluindo o planejamento e a execução de movimentos e comportamentos voluntários.

Pesquisas anteriores mostraram que as projeções sinápticas do córtex pré-frontal para outras regiões cerebrais permitem que o PFC conduza decisões conscientes por meio de controle motor e movimentos físicos. No entanto, até agora, o papel específico que várias sub-regiões dentro do PFC desempenham neste processo de tomada de decisão permaneceu um mistério.

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A nova pesquisa de Stefanie Hardung et al. sobre a função das subáreas no PFC faz parte de uma tendência crescente na neurociência para desconstruir regiões cerebrais maiores, dividindo-as em "microzonas" menores. Prezar a função de subáreas específicas em áreas cerebrais maiores abre a porta para a criação de mais finas Tratamentos personalizados e focados no laser para vários distúrbios psicológicos.

Subáreas do cortex pré-frontal conduzem o processo de tomada de decisão para "ficar" ou "ir"

Em seu hino de 1982, "Eu devo permanecer ou devo ir", The Clash faz uma pergunta simples que requer a tomada de decisões e o controle motor subseqüente com base na inibição ou excitação neuronal semelhante ao observado nos ratos de laboratório utilizados no experimento neurocientífico recente de Hardung .

Nesta música clássica, o vocalista do The Clash, Joe Strummer, articula o processo de tomada de decisão que está subjacente à análise custo-benefício de pesagem dos prós e contras de um comportamento subsequente controlado pelo motor ou a falta do mesmo. Strummer canta: "Se eu for, haverá problemas. E se eu ficar, será o dobro. Então, venha e me avise. Esta indecisão está me incomodando. "(Joe Ely reitera o sentimento de cada verso em espanhol," Tengo frío por los ojos. Me debo ir o quedarme. ")

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Até agora, os mecanismos neuronais exatos e as subáreas dentro do córtex pré-frontal que influenciam a decisão de "permanecer" ou "ir" permaneceram difíceis para os neurocientistas. No entanto, o novo estudo alemão usou ratos transgênicos bem treinados e optogenética para identificar subáreas específicas no PFC que regulam comportamentos controlados pelo motor pró-ativo e reativo.

O uso de técnicas optogenéticas de ponta permitiu que Hardung e colegas desativassem células cerebrais geneticamente alteradas em subáreas do PFC com flashes de luz à medida que os ratos condicionados realizavam comportamentos proativos ou reativos. Ao transformar as subáreas do PFC de forma sistemática, os neurocientistas conseguiram testar a influência específica que cada uma das cinco subáreas teve no processo de tomada de decisão dos ratos de laboratório.

Optogenetics é uma maneira não-invasiva de ativar e desativar as áreas do cérebro

A optogenética permite aos pesquisadores comparar resultados comportamentais de um cérebro que funciona completamente (que está funcionando sem áreas desativadas) para um cérebro que possui uma subárea específica desativada. Esta inovadora tecnologia permite aos neurocientistas desconstruir as regiões do cérebro monolítico em microzonas e identificar a função específica que uma subárea desempenha dentro de uma estrutura maior.

No resumo deste estudo, os pesquisadores explicam por que identificar o papel das subáreas dentro do córtex pré-frontal é importante:

"Ao atribuir papéis definidos às seções de PFC de roedores, este estudo contribui para uma compreensão mais profunda da heterogeneidade funcional desta área do cérebro e, portanto, pode orientar estudos clinicamente relevantes de distúrbios de controle de impulsos associados ao PFC neste modelo animal para distúrbios neurais".

Como seria de esperar, a desativação de subáreas específicas do PFC alterou drasticamente o comportamento e o desempenho dos ratos de laboratório. Os pesquisadores descobriram que se (ou não) o cérebro respondeu a um estímulo externo dependia significativamente do equilíbrio entre subáreas no PFC que são conduzidas por sinais de excitação e inibição.

Mais especificamente, os pesquisadores descobriram que, dentro de todo o córtex pré-frontal, a desativação de sub-regiões localizadas no córtex infralimbic (IL) ou no córtex orbitofrontal (OFC) impediu a capacidade de um rato de laboratório reagir a pistas externas e parar um comportamento condicionado. Por outro lado, neste puxão de guerra ocorrendo dentro do PFC, a desativação do córtex pré-primário (PL) causou uma reação prematura para os ratos de laboratório começarem a realizar um comportamento condicionado.

Notavelmente, quando todas as subáreas do PFC foram ativadas e intactas, a atividade neuronal no córtex preliminar interrompeu reações prematuras e comportamentos na maioria dos ratos de laboratório. Em uma declaração que resume a pesquisa, disse Stefanie Hardung,

"Podemos comparar essas regiões do córtex pré-frontal com um semáforo. As subáreas específicas do PFC são responsáveis ​​pela inibição, enquanto outras cuidam a preparação do movimento e a excitação. A parada reativa refere-se a uma situação em que o animal pára em reação a um sinal externo. Parada proativa, por outro lado, desenvolve de acordo com os objetivos internos do assunto ".

Os pesquisadores estão otimistas de que seus achados de pesquisa possam eventualmente levar a novas abordagens e tratamentos para distúrbios de controle de impulsos, como transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) ou transtornos obsessivos compulsivos (TOC).

Fique atento para futuros estudos que irão basear-se nesta descoberta pioneira da Universidade de Freiburg e expandir a nossa compreensão de como várias subáreas dentro do córtex pré-frontal funcionam em conjunto com outras regiões cerebrais.