Uma nova pesquisa do Instituto Picower de Aprendizagem e Memória do MIT detalha como o cérebro humano codifica informações durante o processo de tomada de decisão. O estudo, publicado na revista iScience, demonstra que conjuntos de neurônios (ensembles) criam padrões coordenados de atividade elétrica que representam e separam distintas opções, tanto antes quanto depois de uma escolha ser feita. Essa organização neuronal maximiza a clareza mental e garante que as opções escolhidas e não escolhidas sejam lembradas.

"Isso mantém diferentes conjuntos neurais, diferentes pensamentos, distintos uns dos outros, prevenindo interferência entre eles", afirma Earl K. Miller, professor do MIT e autor sênior do estudo. Huidi Li, a principal autora e estudante de pós-graduação no laboratório de Miller, ressalta que os resultados mostram a capacidade do cérebro de responder dinamicamente aos desafios da decisão. "O cérebro não apenas retém informações estaticamente", explica Li. "Ao longo do processo decisório, ele reorganiza de forma flexível a representação da informação para atender às demandas mutáveis da tarefa."

Decisões decodificadas

Para investigar o mecanismo, os pesquisadores treinaram animais a participar de um jogo visual. A tarefa consistia em direcionar o olhar para um de dois alvos na tela, com base em qual deles oferecia uma recompensa de maior valor. Crucialmente, os dois alvos e seus respectivos valores eram apresentados em sequência: primeiro um alvo, depois seu valor, seguido pelo segundo alvo e seu valor. Essa metodologia forçou o cérebro a manter representações múltiplas para cada alvo, considerando tanto a ordem de apresentação quanto o status de escolhido ou não escolhido após a decisão.

Durante o experimento, a atividade elétrica de centenas de neurônios no córtex pré-frontal lateral – uma área cerebral conhecida por seu papel na ligação entre opções, valores e ações – foi monitorada. Utilizando algoritmos de "desclassificação", os cientistas conseguiram decodificar os padrões elétricos e observaram que os neurônios atuavam em conjuntos funcionais cuja atividade coletiva indicava claramente informações relacionadas à decisão, como as direções distintas dos alvos e seus valores associados.

Organização neuronal em ação

Os pesquisadores visualizaram geometricamente esses padrões de atividade como "subespaços" em um gráfico tridimensional. A descoberta central foi que, antes da atribuição de valores e da tomada de decisão, os conjuntos neurais representavam as opções com base estritamente na ordem de sua apresentação. Por exemplo, os planos representando o "alvo 1" eram paralelos entre si, assim como os planos do "alvo 2". No entanto, os planos do "alvo 2" eram mais ortogonais (perpendiculares) aos do "alvo 1", indicando uma representação claramente distinta.

Após a decisão, novos conjuntos neurais emergiam, oferecendo representações atualizadas. Agora, as opções "escolhidas" – independentemente de terem sido apresentadas primeiro ou segundo – exibiam representações paralelas. As opções não escolhidas também se apresentavam de forma paralela entre si, mas ortogonais às escolhidas. Essa reorganização dinâmica permite que o cérebro mantenha a clareza e evite a interferência entre as representações das opções.

Implicações para a ação e aprendizado

A organização observada sugere que o cérebro agrupa as informações de forma a facilitar a conversão da decisão em ação. A representação alinhada dos alvos escolhidos poderia permitir que áreas cerebrais posteriores identificassem a localização do alvo escolhido com um único decodificador, independentemente de sua ordem inicial de apresentação. Isso otimiza o processo de direcionar o olhar para o alvo selecionado.

Além disso, os pesquisadores notaram que os neurônios individuais podiam ser recrutados para diferentes conjuntos neurais a cada rodada do jogo. Um neurônio que em uma rodada era seletivo para a opção 2, em outra podia ser seletivo para a opção 1. Isso indica que os conjuntos não são circuitos permanentes, mas sim formações flexíveis de neurônios multifuncionais, montadas conforme a necessidade. O estudo também sugere que o cérebro mantém memórias distintas de cada opção, escolhida ou não, o que é fundamental para o aprendizado e a atribuição de crédito por recompensas futuras.

Perguntas em aberto

Embora o estudo ilumine os mecanismos de organização neuronal na tomada de decisão, algumas questões permanecem. A flexibilidade na formação de conjuntos neurais levanta a questão de quão rápido e eficiente é esse processo de recrutamento em cenários mais complexos ou sob pressão de tempo. Além disso, a forma como essas representações dinâmicas se traduzem em aprendizado a longo prazo e na formação de hábitos ainda merece investigação.

A pesquisa demonstra a notável capacidade do cérebro de gerenciar a complexidade informacional inerente à tomada de decisões, adaptando suas representações neurais para garantir clareza e precisão. A compreensão desses mecanismos pode abrir caminhos para intervenções em distúrbios que afetam a cognição e a tomada de decisão.

Com reportagem de Brazil Valley

Source · MIT News