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Neurônios avaliam o benefício de um hábito

03.09.2015

Um hábito é uma forma de comportamento profundamente enraizada que funciona independentemente de nossa consciência: sem hesitação, encontramos o caminho para a cozinha pela manhã e automaticamente entramos no transporte ou no carro. Acredita-se que as ações habituais ajudam a descarregar o cérebro da rotina, permitindo que ele faça algo mais importante – mais precisamente, não todo o cérebro, mas o córtex pré-frontal, nosso principal centro analítico responsável pelas funções cognitivas superiores. O hábito em si entra em estruturas subcorticais chamadas gânglios da base. (Observe que agora estamos falando de rituais comportamentais inofensivos, e não de vícios em álcool, nicotina etc.)

O grupo de Ann Graybiel no Massachusetts Institute of Technology vem investigando os mecanismos neurais do hábito há anos. Algum tempo atrás, eles conseguiram mostrar que o esquema de ações rotineiras é armazenado não apenas nas regiões subcorticais, mas também no córtex pré-frontal, e é justamente graças ao córtex que os rituais comportamentais podem ser restaurados, mesmo quando parece que já foram completamente esquecidos. Quanto à sua aparência, aqui foi possível descobrir que os automatismos no comportamento nascem no chamado estriado, ou estriado, que pertence precisamente aos gânglios basais subcorticais. Além disso, isso é acompanhado por mudanças nos ritmos elétricos: as ondas gama que ocorrem durante o desenvolvimento de novas informações são substituídas por ondas beta quando o material é consolidado.

Experimentos com macacos mostraram que cerca de 1 neurônios estriatais estão ativamente envolvidos na formação de hábitos. Os animais visualizavam um padrão de pontos na tela e, se houvesse um ponto especial destacado, recebiam uma porção de suco saboroso. Quando o olho tropeçou no próprio ponto (que foi programado por acaso), sua cor mudou - isso significava que o deleite logo apareceria. Com o tempo, os olhos dos animais começaram a repetir a rota usual - os macacos, por hábito, realizaram a ação aprendida na esperança de que um sinal de tratamento aparecesse novamente.

Ao observar simultaneamente a atividade das células nervosas, os pesquisadores descobriram que a formação do comportamento rotineiro é acompanhada por sinais neurais característicos, como se indicassem o início e o fim do programa gravado. Eles estavam especialmente interessados no segundo sinal final. A princípio, aparecia em diferentes períodos de tempo, mas depois se concentrava no intervalo de 400 milissegundos que separava o olhar para o ponto de "recompensa" da própria recompensa. Com a consolidação gradativa do hábito, ou seja, a cada ação repetida, a atividade das células nervosas na janela de tempo tornou-se cada vez mais forte.

Tal correlação sugeriu que a atividade neural final serve para reforçar a ação repetitiva, que aqui ocorre a análise final se vale a pena assimilar um novo ritual comportamental ou não. De fato, descobriu-se que o design do sinal final dependia de condições como o tempo gasto nos pontos de visualização e a qualidade da recompensa. Por exemplo, quanto menos tempo levava para escanear a tela com o padrão com os olhos, mais claro o sinal final era formado e mais forte ele era. Além disso, alguns neurônios responderam apenas ao tempo gasto na busca do ponto desejado, outros apenas à recompensa, e ainda outros levaram em consideração ambos os parâmetros.

Em outras palavras, todo hábito tem um preço, e existe um sistema especial no cérebro que compara os benefícios de reforçar um determinado padrão de comportamento e os custos que um novo ritual exige. E o hábito será formado se os benefícios dele mais do que cobrirem o dispêndio de tempo e esforço. É claro que a comparação nem sempre é adequada e, obviamente, muitos distúrbios neuropsiquiátricos, caracterizados por comportamento obsessivo, estão associados justamente a uma avaliação incorreta dos prós e contras de algum tipo de ação automática.

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Para acelerar os elétrons, os físicos usaram o campo eletromagnético de um feixe de laser perpendicular ao vetor de aceleração. Em condições normais, uma partícula capturada em ondas eletromagnéticas primeiro acelera em uma direção e depois desacelera e começa a se mover na direção oposta. Para evitar isso, os físicos criaram um canal transparente de seção transversal variável - devido à interação do campo eletromagnético com a matéria, a amplitude das ondas mudou dependendo da largura do canal e, em seções estreitas, o campo acabou ser mais forte do que nos largos.

Ao ajustar o comprimento das seções largas e estreitas, bem como a velocidade inicial dos elétrons, os cientistas garantiram que o elétron voasse pelas seções estreitas do canal exatamente quando as ondas de luz aceleravam as partículas na direção certa. No momento em que a onda atingiu a fase oposta e começou a desacelerar as partículas, o elétron teve tempo de chegar a um fragmento largo com uma amplitude de campo menor e, portanto, desacelerava menos do que acelerava.

Em aceleradores convencionais, as ondas eletromagnéticas na faixa de micro-ondas são geralmente usadas para acelerar partículas carregadas e, em princípio, não podem fornecer um ganho de energia superior a algumas dezenas de megaelétron-volts por metro. A tecnologia a laser proporciona uma eficiência de ordem de magnitude maior, o que, segundo físicos do Stanford National Accelerator Laboratories, pode levar a uma revolução não apenas na ciência, mas também na tecnologia. Um dos desenvolvedores, Joel England, compara a transição dos aceleradores convencionais à transição do laser de tubos de rádio para transistores. Segundo ele, tal comparação se justifica, principalmente, porque os pesquisadores utilizaram as mesmas tecnologias que são utilizadas na produção de microcircuitos para fabricar canais de aceleração em um chip transparente.

Aceleradores compactos com energias eletrônicas de dezenas ou centenas de megaelétron-volts podem ser usados para gerar raios X com alta energia e na forma de um feixe coerente altamente focalizado. Essa radiação é agora ativamente usada em ciência de materiais, biologia (para determinar a estrutura cristalina de proteínas, bem como para iluminar fósseis fossilizados), no entanto, os lasers de raios X para essas tarefas geralmente ocupam complexos subterrâneos inteiros com túneis de vários quilômetros de comprimento e custos centenas de milhões de dólares. Feixes com menor potência e menor energia de partículas são usados na medicina para irradiar neoplasias malignas.

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