Ao parar para pensar antes de tomar uma decisão importante, podemos imaginar os resultados potenciais de diferentes escolhas que poderíamos fazer. Embora essa "simulação mental" seja central para como planejamos e tomamos decisões na vida cotidiana, como o cérebro funciona para realizar isso não é bem compreendido. 

Uma equipe internacional de cientistas descobriu mecanismos neurais usados no planejamento. Seus resultados , publicados no periódico Nature Neuroscience, sugerem que uma interação entre o córtex pré-frontal do cérebro e o hipocampo nos permite imaginar resultados futuros para orientar nossas decisões.

“O córtex pré-frontal atua como um 'simulador', testando mentalmente possíveis ações usando um mapa cognitivo armazenado no hipocampo”, disse o coautor Marcelo Mattar da Universidade de Nova York. “Esta pesquisa lança luz sobre os mecanismos neurais e cognitivos do planejamento — um componente central da inteligência humana e animal. Uma compreensão mais profunda desses mecanismos cerebrais pode, em última análise, melhorar o tratamento de distúrbios que afetam as habilidades de tomada de decisão.”

Os papéis tanto do córtex pré-frontal — usado no planejamento e na tomada de decisões — quanto do hipocampo — usado na formação e armazenamento de memórias — foram estabelecidos há muito tempo. No entanto, suas funções específicas na tomada de decisões deliberativas, que são os tipos de decisões que exigem que pensemos antes de agir, são menos claras.

Para iluminar os mecanismos neurais do planejamento, Mattar e seus colegas — Kristopher Jensen da University College London e o Professor Guillaume Hennequin do Departamento de Engenharia de Cambridge — desenvolveram um modelo computacional para prever a atividade cerebral durante o planejamento. Eles então analisaram dados de humanos e ratos para confirmar a validade do modelo — uma rede neural recorrente (RNN), que aprende padrões com base nas informações recebidas. 

O modelo levou em conta o conhecimento existente de planejamento e adicionou novas camadas de complexidade, incluindo "ações imaginadas", capturando assim como a tomada de decisão envolve pesar o impacto de escolhas potenciais — semelhante a como um jogador de xadrez prevê sequências de movimentos antes de se comprometer com um. Essas simulações mentais de futuros potenciais, modeladas como interações entre o córtex pré-frontal e o hipocampo, nos permitem adaptar-nos rapidamente a novos ambientes, como fazer um desvio após descobrir que uma estrada está bloqueada.

Os cientistas validaram esse modelo computacional usando dados comportamentais e neurais. Para avaliar a capacidade do modelo de prever comportamento, os cientistas conduziram um experimento medindo como os humanos navegavam em um labirinto online em uma tela de computador e quanto tempo eles tinham que pensar antes de cada passo.

Para validar as previsões do modelo sobre o papel do hipocampo no planejamento, eles analisaram gravações neurais de roedores navegando em um labirinto físico configurado da mesma forma que no experimento humano. Ao dar uma tarefa semelhante a humanos e ratos, os pesquisadores puderam traçar paralelos entre os dados comportamentais e neurais — um aspecto inovador desta pesquisa.

“Permitir que as redes neurais decidam por si mesmas quando 'parar e pensar' foi uma ótima ideia, e foi surpreendente ver que em situações em que os humanos passam tempo pensando no que fazer a seguir, o mesmo acontece com essas redes neurais”, disse Hennequin. 

Os resultados experimentais foram consistentes com o modelo computacional, mostrando uma interação intrincada entre o córtex pré-frontal e o hipocampo. Nos experimentos humanos, a atividade cerebral dos participantes refletiu mais tempo pensando antes de agir ao navegar pelo labirinto. Nos experimentos com ratos de laboratório, as respostas neurais dos animais ao se moverem pelo labirinto se assemelharam às simulações do modelo.

“No geral, este trabalho fornece conhecimento fundamental sobre como esses circuitos cerebrais nos permitem pensar antes de agir para tomar melhores decisões”, disse Mattar. “Além disso, um método no qual tanto participantes experimentais humanos quanto animais e RNNs foram todos treinados para executar a mesma tarefa oferece uma maneira inovadora e fundamental de obter insights sobre comportamentos.”

“Esta nova estrutura permitirá estudos sistemáticos do pensamento no nível neural”, disse Hennequin. “Isso exigirá um esforço concentrado de neurofisiologistas e teóricos, e estou animado com as descobertas que estão por vir.” 

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