Quando seu cérebro precisa que vocêpreste atenção a algo importante, uma maneira de fazer isso éenviar uma explosão de noradrenalina, de acordo com um novo estudo do MIT.

Esse neuromodulador, produzido por uma estrutura profunda no cérebro chamada locus coeruleus, pode ter efeitos generalizados em todo o cérebro. Em um estudo com camundongos, a equipe do MIT descobriu que um papel fundamental da noradrenalina, também conhecida como norepinefrina, éajudar o cérebro a aprender com resultados surpreendentes.

“O que este trabalho mostra éque o locus coeruleus codifica eventos inesperados, e prestar atenção a esses eventos surpreendentes écrucial para o cérebro fazer um balana§o de seu ambiente”, diz Mriganka Sur, professor de Neurociênciado Newton no Departamento de Canãrebro e Cognitivo do MIT. Sciences, membro do Picower Institute for Learning and Memory do MIT, e diretor do Simons Center for the Social Brain.

Além de seu papel na sinalização de surpresa, os pesquisadores também descobriram que a noradrenalina ajuda a estimular o comportamento que leva a uma recompensa, principalmente em situações em que háincerteza sobre se uma recompensa seráoferecida.

Sur éo autor saªnior do novo estudo , que aparece hoje na Nature . Vincent Breton-Provencher, ex-pa³s-doutorado do MIT que agora éprofessor assistente na Laval University, e Gabrielle Drummond, estudante de pós-graduação do MIT, são os principais autores do artigo.

A noradrenalina éum dos vários neuromoduladores que influenciam o cérebro, juntamente com a dopamina, a serotonina e a acetilcolina. Ao contra¡rio dos neurotransmissores, que permitem a comunicação canãlula a canãlula, os neuromoduladores são liberados em grandes áreas do cérebro, permitindo que exera§am efeitos mais gerais.

“Acredita-se que as substâncias neuromoduladoras perfundem grandes áreas do cérebro e, assim, alteram o impulso excitata³rio ou inibitório que os neura´nios estãorecebendo de forma mais ponto a ponto”, diz Sur. “Isso sugere que eles devem ter funções muito importantes em todo o cérebro que são importantes para a sobrevivaªncia e para a regulação do estado cerebral”.

Embora os cientistas tenham aprendido muito sobre o papel da dopamina na motivação e na busca de recompensas, pouco se sabe sobre os outros neuromoduladores, incluindo a noradrenalina. Tem sido associado a  excitação e ao aumento do estado de alerta, mas muita noradrenalina pode levar a  ansiedade.

Estudos anteriores do locus coeruleus, a principal fonte de noradrenalina do cérebro, mostraram que ele recebe informações de muitas partes do cérebro e também envia seus sinais por toda parte. No novo estudo, a equipe do MIT decidiu estudar seu papel em um tipo especa­fico de aprendizado chamado aprendizado por reforço, ou aprendizado por tentativa e erro.

Para este estudo, os pesquisadores treinaram ratos para empurrar uma alavanca quando ouviam um tom de alta frequência, mas não quando ouviam um tom de baixa frequência. Quando os ratos responderam corretamente ao tom de alta frequência, eles receberam a¡gua, mas se empurraram a alavanca quando ouviram um tom de baixa frequência, receberam uma desagrada¡vel lufada de ar.

Os ratos também aprenderam a empurrar a alavanca com mais força quando os tons eram mais altos. Quando o volume era menor, eles ficavam mais incertos se deveriam empurrar ou não. E, quando os pesquisadores inibiram a atividade do locus coeruleus, os camundongos ficaram muito mais hesitantes em empurrar a alavanca quando ouviram tons de baixo volume, sugerindo que a noradrenalina promove uma chance de obter uma recompensa em situações em que a recompensa éincerta. 

“O animal estãoempurrando porque quer uma recompensa, e o locus coeruleus fornece sinais cra­ticos para dizer, empurre agora, porque a recompensa vira¡â€, diz Sur.

Os pesquisadores também descobriram que os neura´nios que geram esse sinal de noradrenalina parecem enviar a maior parte de sua saa­da para o cortex motor, o que oferece mais evidaªncias de que esse sinal estimula os animais a agir.

Embora essa explosão inicial de noradrenalina parea§a estimular os camundongos a agir, os pesquisadores também descobriram que uma segunda explosão geralmente ocorre após o tanãrmino do teste. Quando os camundongos recebiam uma recompensa esperada, essas rajadas eram pequenas. No entanto, quando o resultado do julgamento foi uma surpresa, as rajadas foram muito maiores. Por exemplo, quando um rato recebeu uma lufada de ar em vez da recompensa que esperava, o locus coeruleus enviou uma grande explosão de noradrenalina.

Em testes subsequentes, esse rato teria muito menos probabilidade de empurrar a alavanca quando não tinha certeza de que receberia uma recompensa. “O animal estãoconstantemente ajustando seu comportamento”, diz Sur. “Mesmo que já tenha aprendido a tarefa, estãoajustando seu comportamento com base no que acabou de fazer.”

Os camundongos também mostraram rajadas de noradrenalina em testes quando receberam uma recompensa inesperada. Essas explosaµes parecem espalhar a noradrenalina para muitas partes do cérebro, incluindo o cortex pré-frontal, onde ocorrem o planejamento e outras funções cognitivas superiores.

“A função de codificação de surpresa do locus coeruleus parece ser muito mais difundida no cérebro, e isso pode fazer sentido porque tudo o que fazemos émoderado pela surpresa”, diz Sur.

Os pesquisadores agora planejam explorar a possí­vel sinergia entre a noradrenalina e outros neuromoduladores, especialmente a dopamina, que também responde a recompensas inesperadas. Eles também esperam aprender mais sobre como o cortex pré-frontal armazena a memória de curto prazo da entrada do locus coeruleus para ajudar os animais a melhorar seu desempenho em testes futuros.

A pesquisa foi financiada, em parte, pelo Quebec Research Funds, o Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, um NARSAD Young Investigator Award da Brain and Behavior Research Foundation, os National Institutes of Health, a Simons Foundation Autism Research Initiative atravanãs o Centro Simons para o Canãrebro Social, a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e a Iniciativa NIH BRAIN.