Mais serotonina no cérebro, mais rápido a aprender

Equipa de cientistas portugueses coordenou um estudo com ratinhos que mostra como a serotonina, o neurotransmissor que é o alvo de antidepressivos como o Prozac, afecta a aprendizagem.

Serotonina
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Microfotografia de neurónios produtores de serotonina (a cor-de-rosa) no cérebro de ratinho Matias Lottem et al/CCU

A serotonina, um neurotransmissor que é sobretudo conhecido por ter um efeito no humor e que é o alvo de fármacos antidepressivos como o Prozac, acelera a aprendizagem. A conclusão é de uma equipa internacional de cientistas do Centro Champalimaud, em Lisboa, e da University College de Londres (UCL), que publicou na revista Nature Communications os resultados de uma série de experiências realizadas com ratinhos.

Apesar de ser muito conhecida e da (boa) fama que tem por estar associada ao bom humor e à sensação de bem-estar, a serotonina ainda é um mistério para os cientistas que tentam perceber os seus mecanismos de acção e os seus efeitos. Uma equipa de cientistas do Centro Champalimaud tem tentado esclarecer uma parte deste enigma investigando as consequências do aumento dos níveis de serotonina no cérebro dos ratinhos. Em 2015, Madalena Fonseca, Masayoshi Murakami e Zachary Mainen publicaram um artigo na revista Current Biology que concluía que o aumento da serotonina no cérebro tornava os ratinhos mais pacientes. Ou seja, quanto mais serotonina um ratinho tivesse no cérebro, maior o intervalo de tempo que conseguia esperar pacientemente por uma recompensa. Agora, o mesmo grupo de cientistas com Kiyohito Ligaya e Peter Dayan, da unidade de neurociência computacional Gatsby da UCL, deu mais um passo nesta linha de investigação concluindo que a serotonina também acelera a aprendizagem.

“O estudo publicado agora teve como ponto de partida alguns dos dados e conclusões que tirámos do estudo anterior: que, ao contrário do que se pensa habitualmente, a serotonina não parece ser simplesmente agradável ou gratificante per se, mas que têm um papel muito mais complexo”, refere ao PÚBLICO a neurocientista Madalena Fonseca. Assim, a partir dos resultados já obtidos que implicaram a serotonina no aumento de plasticidade cerebral, os cientistas quiseram desta vez testar a hipótese desta substância química influenciar a tomada de decisão e comportamento, “não por ser agradável ou aversiva per se, mas indirectamente ao influenciar a rapidez com que o animal incorpora nova informação através da experiência”.

E, constata Zachary Mainen num comunicado sobre o artigo publicado na Nature Communications, ficou demonstrado que a serotonina aumenta a velocidade de aprendizagem. “Quando os neurónios produtores de serotonina foram artificialmente activados com luz, os ratinhos conseguiram adaptar mais rapidamente o seu comportamento. Isto é, deram mais peso a nova informação e portanto incorporaram-na mais rapidamente nas suas decisões quando esses neurónios se encontravam activos”, refere o neurocientista.

Os investigadores realizaram uma série de experiências com ratinhos que, simplificando, consistiam em colocar os animais perante uma tarefa de aprendizagem para obter água de dois bebedouros que a forneciam (ou não) com uma certa probabilidade. Primeiro, perceberam que os animais adoptavam uma de duas estratégias: ou, opção A, tentavam o bebedouro que antes lhe tinha fornecido água e se este não resultasse passavam rapidamente para o outro ou, opção B, demoravam mais tempo, recorrendo a uma memória mais a longo prazo que lhes permitia usar a experiência adquirida nas várias anteriores tentativas (e não apenas na última) e, neste caso, demoravam mais tempo a tomar a decisão.

Para perceber se e como a serotonina poderia afectar as duas estratégias, os investigadores estimularam com luz laser (através de uma técnica chamada optogenética) os neurónios produtores deste neurotransmissor no cérebro dos ratinhos. Foi assim que descobriram que a “a estimulação da serotonina aumentava a eficiência da aprendizagem baseada na história das recompensas passadas, mas apenas quando consideravam as escolhas feitas após intervalos de longa duração”. Ou seja, o efeito era visível no sistema de decisão lento, a opção B.

Explorar timings e contradições

“Achamos que estes dois sistemas, ou modelos, estão sempre activos na ‘cabeça do animal’, mas em determinado momento, só um (ou outro) é que domina e controla o comportamento”, refere Madalena Fonseca, frisando que a aprendizagem acontece nos dois sistemas. “Quando activamos os neurónios de serotonina, só o sistema lento é que aprende mais rápido (o sistema rápido continua igual). Mas como em cada momento, só um dos sistemas é que controla o comportamento do animal, só nas decisões ‘tomadas’ pelo sistema lento é que este efeito da serotonina é visível a nível comportamental”, explica.

Para os cientistas que realizaram este estudo, a capacidade da serotonina acelerar a aprendizagem (com um inevitável impacto no comportamento) pode ajudar a explicar a maior eficácia de uma terapia para a depressão que consiste em associar os fármacos que têm como alvo este neurotransmissor (os chamados inibidores selectivos da recaptação de serotonina, ou ISRS) e terapias cognitivo-comportamentais. “O que a literatura [científica] demonstra é que os ISRS com terapias cognitivo-comportamental são mais eficazes do que qualquer uma delas separada”, nota Madalena Fonseca, admitindo que um aumento da serotonina poderá acelerar a parte da terapia focada em alterar padrões de comportamento e pensamento.

O próximo passo, anuncia Madalena Fonseca, “é aprofundar o estudo da serotonina na aprendizagem (por exemplo, perceber exactamente como é a serotonina influencia a aprendizagem, se influencia todos os tipos de aprendizagem ou só alguns) e, por outro lado, perceber como é que este efeito se relaciona com outros efeitos que sabemos que a serotonina também tem, em particular o seu papel em promover a paciência”.

Passo a passo, os cientistas vão desvendando os segredos da serotonina que vão além da popular sensação de bem-estar. “Ainda estamos só na ponta do icebergue, mas temos avançado bastante nos últimos anos. Em primeiro lugar, vários outros grupos confirmaram esta ideia de que a serotonina não é agradável ou graficamente per se, ou seja, a ligação entre serotonina e bem-estar não parece ser directa”, confirma a neurocientista, acrescentando que os investigadores têm explorado “os vários papéis que a serotonina parece ter, mesmo os que à primeira vista pareciam contraditórios”.

E conclui, deixando uma pista sobre o aparente longo alcance que a serotonina tem revelado ao exibir diferentes timings do seu efeito: “Parte da complexidade advém da serotonina actuar em diferentes escalas temporais. Por exemplo, para além de sabermos que a serotonina tem um impacto directo (‘aqui e agora’) no nível da ‘paciência’ dos animais quando esperam por recompensas, vemos, neste estudo e outros, que também influencia o comportamento a longo prazo, através de plasticidade e aprendizagem.”