Durante a decisão de continuar lendo este artigo, vocêpode mudar de ideia várias vezes. Embora sua escolha final seja a³bvia para um observador - vocêcontinuara¡ a rolar e ler, ou clicar em outro artigo - qualquer deliberação interna que tiver ao longo do caminho provavelmente seráinescruta¡vel para qualquer pessoa, exceto vocaª. Essa hesitação clandestina éo foco da pesquisa, publicada em 20 de janeiro na Nature , por pesquisadores da Universidade de Stanford que estudam como as deliberações cognitivas se refletem na atividade neural.

Esses cientistas e engenheiros desenvolveram um sistema que leu e decodificou a atividade das células cerebrais dos macacos enquanto os animais eram solicitados a identificar se uma animação de pontos em movimento estava mudando ligeiramente para a esquerda ou para a direita. O sistema revelou com sucesso o processo conta­nuo de tomada de decisão dos macacos em tempo real, completo com o fluxo e refluxo da indecisão ao longo do caminho.

“Eu estava apenas olhando para o rastreamento de atividade decodificado na tela, sem saber para que lado os pontos se moviam ou o que o macaco estava fazendo, e pude dizer a Sania [Fong], a gerente do laboratório, 'Ele vai escolher certo', segundos antes de o macaco iniciar o movimento para relatar a mesma escolha ”, lembra Diogo Peixoto, ex-pa³s-doutorando em neurobiologia e coautor do artigo. “Eu acertaria 80 a 90 por cento das vezes, e isso realmente cimentou que estava funcionando.”

Em experimentos subsequentes, os pesquisadores foram atémesmo capazes de influenciar as decisaµes finais dos macacos por meio de manipulações subliminares do movimento do ponto.

“Fundamentalmente, muito da nossa cognição se deve a  atividade neural conta­nua que não se reflete abertamente no comportamento, então o que éempolgante sobre esta pesquisa éque mostramos que agora podemos identificar e interpretar alguns desses estados neurais internos ocultos”, disse o autor saªnior do estudo William Newsome , o Harman Family Provostial Professor no Departamento de Neurobiologia da Stanford University School of Medicine .

“Estamos abrindo uma janela para um mundo de cognição que foi opaco para a ciência atéagora”, acrescentou Newsome, que também éo diretor Vincent VC Woo do Instituto de Neurociências Wu Tsai .

Os estudos da Neurociênciasobre a tomada de decisaµes geralmente envolveram estimar a atividade média de populações de células cerebrais em centenas de testes. Mas este processo ignora os meandros de uma única decisão e o fato de que cada insta¢ncia de tomada de decisão éligeiramente diferente: Os inúmeros fatores que influenciam se vocêescolhe ler este artigo hoje sera£o diferentes daqueles que afetariam vocêse vocêfizesse o mesmo decisão amanha£.

“A cognição érealmente complexa e, quando vocêfaz a média de um monte de testes, perde detalhes importantes sobre como chegamos a s nossas percepções e como fazemos nossas escolhas”, disse Jessica Verhein, estudante de MD / PhD em Neurociênciae co-autora do papel.

Para esses experimentos, os macacos foram equipados com um implante neural do tamanho de uma unha rosada que relatava a atividade de 100 a 200 neura´nios individuais a cada 10 milissegundos, conforme eram mostrados pontos digitais desfilando em uma tela. Os pesquisadores colocaram este implante no cortex pré-motor dorsal e no cortex motor prima¡rio porque, em pesquisas anteriores, eles descobriram que os sinais neurais dessas áreas do cérebro transmitem as decisaµes dos animais e sua confianção nessas decisaµes.

Cada va­deo de pontos em movimento era aºnico e durava menos de dois segundos, e os macacos relatavam suas decisaµes sobre se os pontos estavam se movendo para a direita ou para a esquerda apenas quando solicitado - uma resposta correta dada no momento correto rendia uma recompensa. Os macacos sinalizaram claramente sua escolha, pressionando um botão direito ou esquerdo no visor.

No cérebro dos macacos, poranãm, o processo de decisão era menos a³bvio. Os neura´nios se comunicam por meio de rajadas rápidas de sinais elanãtricos ruidosos, que ocorrem junto com uma enxurrada de outras atividades no cérebro. Mas Peixoto foi capaz de prever as escolhas dos macacos facilmente, em parte porque as medições de atividade que ele viu foram primeiro alimentadas por um canal de processamento e decodificação de sinal baseado em anos de trabalho do laboratório de Krishna Shenoy , o professor de Hong Seh e Vivian WM Lim na School of Engineering e professor, por cortesia, de neurobiologia e de bioengenharia, e Howard Hughes Medical Institute Investigator.

A equipe de Shenoy estava usando sua técnica de decodificação neural em tempo real para outros fins. “Estamos sempre tentando ajudar as pessoas com paralisia lendo suas intenções. Por exemplo, eles podem pensar em como querem mover os braa§os e então essa intenção éexecutada atravanãs do decodificador para mover o cursor do computador na tela para digitar as mensagens ”, disse Shenoy, que écoautor do artigo. “Portanto, estamos constantemente medindo a atividade neural, decodificando-a milissegundo por milissegundo e, em seguida, agindo rapidamente com base nessas informações.”

Neste estudo especa­fico, em vez de prever o movimento imediato do braa§o, os pesquisadores queriam prever a intenção sobre uma escolha futura, conforme relatado por um movimento do braa§o - que exigia um novo algoritmo. Inspirado pelo trabalho de Roozbeh Kiani, um ex-bolsista de pa³s-doutorado no laboratório Newsome, Peixoto e colegas aperfeia§oaram um algoritmo que recebe os sinais ruidosos de grupos de neura´nios no cortex pré-motor dorsal e no cortex motor prima¡rio e os reinterpreta como uma “decisão varia¡vel." Esta varia¡vel descreve a atividade que ocorre no cérebro antes da decisão de se mover.

“Com esse algoritmo, podemos decodificar a decisão final do macaco antes de mover o dedo, quanto mais o braa§o”, disse Peixoto.

Os pesquisadores especularam que valores mais positivos da varia¡vel de decisão indicavam maior confianção do macaco de que os pontos estavam se movendo para a direita, enquanto valores mais negativos indicavam confianção de que os pontos estavam se movendo para a esquerda. Para testar essa hipa³tese, eles conduziram dois experimentos: um em que parariam o teste assim que a varia¡vel de decisão atingisse um certo limite e outro em que o parassem quando a varia¡vel parecesse indicar uma reversão brusca da decisão do macaco.

Durante os primeiros experimentos, os pesquisadores pararam os testes em cinco na­veis escolhidos aleatoriamente e, nos na­veis mais altos da varia¡vel de decisão positiva ou negativa, a varia¡vel previu a decisão final do macaco com cerca de 98 por cento de precisão. As previsaµes do segundo experimento, em que o macaco provavelmente mudou de ideia, foram quase tão precisas.

Antes do terceiro experimento, os pesquisadores verificaram quantos pontos poderiam adicionar durante o teste, antes que o macaco se distraa­sse com a mudança no esta­mulo. Então, no experimento, os pesquisadores adicionaram pontos abaixo do limite percepta­vel para ver se isso influenciaria a decisão do macaco de forma subliminar. E, embora os novos pontos fossem muito sutis, a s vezes influenciavam as escolhas do macaco em qualquer direção em que se moviam. A influaªncia dos novos pontos era mais forte se eles fossem adicionados no ini­cio do teste e em qualquer ponto onde a varia¡vel de decisão do macaco fosse baixa - o que indica umnívelde certeza fraco.

“Esta última experiência, liderada por Jessie [Verhein], realmente nos permitiu descartar alguns dos modelos comuns de tomada de decisão”, disse Newsome. De acordo com um desses modelos, pessoas e animais tomam decisaµes com base na soma cumulativa de evidaªncias durante um julgamento. Mas se isso fosse verdade, então o vianãs que os pesquisadores introduziram com os novos pontos deveria ter o mesmo efeito, não importa quando foi introduzido. Em vez disso, os resultados pareciam apoiar um modelo alternativo, que afirma que se um sujeito tem confianção suficiente na construção de uma decisão em sua mente, ou passou muito tempo deliberando, ele estãomenos inclinado a considerar novas evidaªncias.

O laboratório de Shenoy já estãorepetindo esses experimentos com participantes humanos com disfunções neurais que usam esses mesmos implantes neurais. Devido a s diferenças entre os cérebros de primatas humanos e não humanos, os resultados podem ser surpreendentes.

As aplicações potenciais desse sistema, além do estudo da tomada de decisão, incluem investigações de atenção visual, memória de trabalho ou emoção. Os pesquisadores acreditam que seu principal avanço tecnola³gico - monitorar e interpretar estados cognitivos ocultos por meio de gravações neurais em tempo real - deve ser valioso para a Neurociênciacognitiva em geral, e eles estãoanimados para ver como outros pesquisadores desenvolvem seu trabalho.

“A esperana§a éque esta pesquisa capture o interesse de alguns graduandos ou novos alunos de pós-graduação e eles se envolvam nessas questões e levem a bola adiante pelos pra³ximos 40 anos”, disse Shenoy.