Um novo modelo computacional explica em detalhes como os circuitos neurais no cérebro convertem sinais sensoriais em comandos motores para produzir ações com o valor mais gratificante.

A pesquisa sugere que os circuitos, localizados nos gânglios da base, selecionam as melhores associações sensório-motoras para gerar os cursos de ação mais gratificantes. O modelo computacional pode dar conta das diversas funções nas quais os circuitos estão envolvidos – tomada de decisões, aquisição de habilidades por meio de aprendizagem por reforço e planejamento de rotas – entre outras.

Modelos anteriores dos gânglios da base concentraram-se no papel dos circuitos no controle motor. O novo modelo propõe uma estrutura computacional mais abrangente que pode explicar tanto as funções motoras quanto as cognitivas desta área cerebral.

"Nosso objetivo era entender a computação que ocorre nos gânglios da base em diferentes espécies e comportamentos, e fornecer uma estrutura computacional unificadora que dê conta de todas as diferentes funções nas quais os gânglios da base foram implicados", disse o autor sênior Samuel A. Musallam, PhD, professor associado de neurociência na Universidade da Califórnia, Irvine.

“O novo modelo permite-nos compreender os mecanismos neurais que dão origem ao comportamento em muitas escalas de tempo, desde ajustes rápidos de movimentos em resposta a recompensas e erros imediatos, até à aprendizagem a longo prazo de sequências comportamentais que se desenrolam ao longo de muitos segundos”, disse ele. disse.

A pesquisa foi publicada em 30 de agosto na revista Neuron.

O modelo pode explicar como os animais realizam uma série de tarefas sensório-motoras no mundo natural, incluindo movimentos habilidosos de alcance em direção a alvos visuais, planejando as trajetórias dos movimentos oculares para selecionar objetos-alvo para fixar enquanto procuram comida e adquirindo linguagem por meio de aprendizagem associativa. .

“O modelo revela mecanismos computacionais comuns entre espécies e tarefas”, disse Musallam. "Apesar das grandes diferenças nos sistemas motores e cognitivos entre os animais, os gânglios da base parecem usar princípios de computação semelhantes, independentemente de o sistema estar controlando movimentos de alcance ou movimentos oculares; e que esses princípios são compartilhados em diferentes tarefas, como planejamento motor e tomando uma decisão."

Musallam e sua equipe estão agora usando o modelo para fazer previsões mais precisas que podem ser testadas com registros neurais em animais experimentais. Eles também planejam usar o modelo para desenvolver novas estratégias de tratamento para doenças neurológicas que afetam os gânglios da base, como a doença de Parkinson.