Por que correr mais rápido acelerar o aprendizado no cerebelo?

Correndo a uma velocidade mais rápida aumenta a aprendizagem no cerebelo através de fibras musgosas.

Cerebelo (latim para “pequeno cérebro” ou “pequeno cérebro”) em vermelho. Cerebelar é a palavra irmã para cerebral e significa “relacionado a ou localizado no cerebelo”.

Fonte: banco de dados Lifesciences / Wikimedia Commons

Velocidades de corrida mais rápidas aumentam o aprendizado associativo no cerebelo de camundongos, de acordo com um novo estudo realizado por pesquisadores do Champalimaud Center for the Unknown. Este artigo, “Atividade Locomotora Modula Aprendizagem Associativa em Cerebelo de Rato”, foi publicado em 16 de abril na revista Nature Neuroscience.

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“O cerebelo é importante para aprender movimentos habilidosos. Ele calibra os movimentos em face de um ambiente em mudança para coordená-los de uma maneira muito precisa ”, disse a principal autora, Megan Carey, em um comunicado. Carey é o investigador principal e líder do grupo do Programa de Neurociências no Centro Champalimaud para o Desconhecido em Lisboa, Portugal.

O principal argumento deste estudo é que os camundongos mais velozes correram em uma esteira, quanto mais rápido e melhor o cerebelo, eles aprenderam uma tarefa associativa chamada “atraso no condicionamento dos olhos”.

Os autores descrevem o método de sua pesquisa mais recente: “Aqui nós investigamos os efeitos do estado comportamental, e especificamente da atividade locomotora, no atraso do condicionamento do eyeblink, uma forma de aprendizagem associativa dependente do cerebelo. Ao retardar o condicionamento dos olhos, os animais aprendem a fechar os olhos em resposta a um estímulo condicionado inicialmente neutro (CS) que é um preditor confiável de um estímulo aversivo não condicionado (US), como uma nuvem de ar no olho.

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Para entender melhor as mudanças celulares que acompanham o aprendizado no cerebelo, Carey e seus colegas desenvolveram uma tarefa de aprendizado condicionada de ensinar os ratos a piscar os olhos em resposta a um flash de luz que foi acoplado a uma nuvem de ar, enquanto várias velocidades em uma esteira. O condicionamento dos olhos é uma maneira comum de testar a velocidade e a eficácia da aprendizagem associativa no cerebelo.

Os ratos neste estudo que tiveram suas esteiras ajustadas em uma velocidade mais rápida aprenderam a associar o flash de luz (que normalmente não faz com que os ratos pisquem) com uma lufada de ar mais rapidamente. Então, mesmo que não houvesse um sopro de ar para acompanhar um flash de luz, esses mouses piscaram automaticamente. Por outro lado, demorou muito mais tempo para que o condicionamento tardio do eyeblink fosse codificado no cerebelo de camundongos cujas esteiras eram ajustadas em velocidades mais lentas.

Em um comunicado, a primeira autora deste estudo, Catarina Albergaria, resumiu: “Nossa principal descoberta foi que poderíamos fazer os ratos aprenderem melhor fazendo-os correr mais rápido”.

Notavelmente, os pesquisadores também descobriram que o desempenho subseqüente do eyeblink se beneficiou de velocidades mais rápidas. “Os ratos tiveram um desempenho menor quando desaceleramos a esteira, e isso aconteceu em escalas de tempo de alguns segundos”, disse Albergaria.

Depois de identificar uma ligação causal entre velocidades de corrida e aprendizagem associativa no cerebelo, os pesquisadores estavam curiosos para identificar onde esse aprimoramento estava ocorrendo dentro do “pequeno cérebro”.

Para esta fase de seu estudo, a equipe de pesquisa usou optogenética para estimular neurônios específicos que se projetam para o cerebelo chamados de “fibras musgosas”. Dentro do cerebelo, informações sensoriais são transmitidas de fibras musgosas para células granulares de uma maneira que permite uma única fibra musgosa. axônio para influenciar um grande número de células de Purkinje.

Curiosamente, quando os pesquisadores estimularam as fibras musgosas usando a optogenética, observaram um aprendizado aprimorado a par com velocidades de corrida mais rápidas. Portanto, os pesquisadores especulam que encontrar maneiras de estimular diretamente a atividade das fibras musgosas pode ter os mesmos benefícios no aprendizado associativo da corrida. “Não precisa necessariamente ser locomoção; qualquer coisa que impulsione um aumento na atividade das fibras musgosas poderia fornecer uma modulação equivalente de aprendizado ”, disse Albergaria.

Apesar dessas descobertas inovadoras sobre aprendizagem associativa no cerebelo, os autores são rápidos em apontar que velocidades de corrida mais rápidas podem não necessariamente aumentar a velocidade de aprendizagem em outras regiões do cérebro. “Não sabemos se isso é verdade para outros tipos de aprendizado, não cerebelosos”, alerta Albergaria.

As velocidades de corrida mais rápidas melhoram a aprendizagem no cerebelo humano?

Fonte: Wikipedia / domínio público

Segundo Albergaria, “o cerebelo é uma estrutura bem conservada entre as espécies e existem circuitos comuns entre as espécies”. Ela especula que futuras pesquisas baseadas nesses achados poderiam nos ajudar a entender melhor como a locomoção influencia a aprendizagem associativa no cerebelo humano.

“Nós tendemos a pensar que, para manipular a plasticidade do cérebro, para que as pessoas aprendam mais rápido e os aprendizes mais lentos melhorem, temos que usar drogas. Mas aqui, tudo o que tínhamos que fazer era controlar o quão rápido os ratos estavam correndo para obter uma melhora. Seria interessante ver se isso é válido para humanos, para formas cerebelares de aprendizado – e mesmo para outros tipos de aprendizado ”, disse Carey em um comunicado.

Os autores concluem: “Nossos resultados sugerem que a atividade locomotora modula o condicionamento tardio dos olhos através do aumento da ativação da via das fibras musgosas dentro do cerebelo. Em conjunto, esses resultados fornecem evidências de um novo papel para a modulação do estado comportamental na aprendizagem associativa e sugerem um mecanismo potencial através do qual o envolvimento no movimento pode melhorar a capacidade de um indivíduo aprender. ”

Pesquisas futuras no Laboratório Carey tentarão responder a questões maiores, como por que caminhar e outros tipos de exercícios aeróbicos parecem nos ajudar a coordenar pensamentos, organizar idéias e propor soluções criativas. A evidência anedótica também liga a atividade física aos momentos “Aha!”. Por exemplo, Albert Einstein disse de E = mc ² : “Pensei nisso enquanto andava de bicicleta”. Ao longo dessa mesma linha, Manish Saggar, da Universidade de Stanford, descobriu evidências de ressonância magnética que aumentam a conectividade do cerebelo aumentam a capacidade criativa.

A pesquisa cerebelar de Megan Carey em Lisboa se encaixa perfeitamente com a pesquisa sobre o cerebelo conduzida por Jeremy Schmahmann, da Harvard Medical School, em Boston. A hipótese de “Dismetria do Pensamento” de Schmahmann postula que o cerebelo nos ajuda a coordenar nossos pensamentos da mesma maneira que nos ajuda a coordenar nossos movimentos.

Para mais veja, “Jeremy Schmahmann desembaraça a perplexidade do nosso cerebelo” e Fundação MINDlink: Conectando o Cerebelo à Cura.

Referências

Catarina Albergaria, N. Tatiana Silva, Dominique L. Pritchett e Megan R. Carey. “A atividade locomotora modula a aprendizagem associativa no cerebelo do rato.” Nature Neuroscience (Publicado online em 16 de abril de 2018) DOI: 10.1038 / s41593-018-0129-x

Saggar, Manish, Eva-Marie Quintin, Nicolas T. Bott, Eliza Kienitz, Yin-hsuan Chien, Daniel WC Hong, Ning Liu, Realeza de Adão, Grace Hawthorne e Allan L. Reiss. “Alterações na ativação cerebral associadas à improvisação espontânea e à criatividade figural após o treinamento baseado em pensamento projetual: um estudo longitudinal de fMRI.” Córtex Cerebral (2016) DOI: 10.1093 / cercor / bhw171

Schmahmann, Jeremy D. “Distúrbios do Cerebelo: Ataxia, Dismetria do Pensamento e a Síndrome Afetiva Cognitiva Cerebelar”. The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences (2004) DOI: 10.1176 / jnp.16.3.367

Jeremy D. Schmahmann e Janet C. Sherman. “A Síndrome Afetiva Cognitiva Cerebelar.” Cérebro: Um Jornal de Neurologia (1998) DOI: 10.1093 / brain / 121.4.561

Schmahmann, Jeremy D. “Dismetria do Pensamento: Conseqüências Clínicas da Disfunção Cerebelar na Cognição e no Afeto.” Tendências em Ciências Cognitivas (1998) DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2