É bastante difícil imaginar que, nos dias atuais, com melhores cuidados médicos e acesso a serviços de saúde, o abuso de álcool ainda permaneça como uma grande preocupação para a saúde global. Infelizmente, demonstrou-se que uma mãe grávida que consome uma grande quantidade de álcool pode ter um filho com graves danos cerebrais e transtornos neurodesenvolvimentais que duram a vida inteira, como evidenciado nos casos de síndrome alcoólica fetal (SAF)1,2,3. Em mulheres com algum histórico confirmado de consumo materno de álcool, o feto em desenvolvimento também é suscetível a pequenas quantidades de álcool ou a diferentes padrões de consumo que produzem variações nas concentrações sanguíneas de álcool. Nesse último caso, embora as crianças possam não apresentar as graves alterações morfológicas ou neurocomportamentais observadas na SAF, ainda podem exibir deficiências cognitivas e distúrbios emocionais ao longo da vida, variando de leves a graves3,4. Em conjunto, a SAF e formas menos graves de distúrbios pré-natais mediados pelo álcool constituem um conjunto de transtornos do espectro alcoólico fetal (TEAF). Não é surpresa que os TEAF sejam completamente preveníveis, mas, surpreendentemente, estimativas indicam que em populações onde o abuso de álcool é bastante comum, eles continuam sendo a principal causa não genética de deficiência neural e cognitiva, afetando cerca de 2% a 5% das crianças jovens nos Estados Unidos e em países europeus como França e Suécia. Com relação à incidência apenas da SAF nos Estados Unidos, a prevalência é de 2 a 7 casos por 1.000 nascidos vivos5, o que implica que a incidência geral dos TEAF seja muito maior do que a da SAF.
Estudos de neuroimagem realizados em crianças com TEAF mostraram que elas apresentam anormalidades cerebrais, como um corpo caloso mais fino6, um vermis cerebelar anterior menor7 e um hipocampo menor8. Essas anormalidades cerebrais são responsáveis por algumas das alterações neurocognitivas de longo prazo observadas em crianças com TEAF. As conexões exatas que relacionam as variações nas alterações cerebrais mediadas pelo álcool materno e as variações no perfil (ou seja, tipo, extensão) de determinados prejuízos neurocognitivos ainda não foram claramente determinadas. No entanto, como ponto de partida, o hipocampo é um excelente candidato para determinar sua suscetibilidade aos efeitos pré-natais do álcool. De fato, crianças com TEAF exibem déficits em comportamentos mediados pelo hipocampo, como aprendizado de localização9,10 e recordação tardia de objetos11.
Modelos de roedores para TEAF demonstraram ser inestimáveis para elucidar os mecanismos que levam às perturbações neurocognitivas observadas em crianças com TEAF. Um modelo bem estabelecido de exposição aguda que adotamos envolve a administração de álcool a ratos durante os dias pós-natais 4-912,13, um período em que o cérebro passa por uma rápida formação de sinapses e contatos dendríticos, comparável à semana fetal 24 em humanos e que se estende até o 3º trimestre14,15,16,17. Esse modelo específico induz perda significativa de neurônios no hipocampo18,19 e em diversas outras regiões cerebrais, como o cerebelo12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23, acompanhada por graves prejuízos em funções cognitivas que abrangem diferentes domínios21,24,25. A perturbação cognitiva decorrente da exposição precoce ao álcool em ratos pode ser avaliada de diversas formas, particularmente por meio do condicionamento clássico da piscada palpebral (CCPP). O CCPP é um paradigma utilizado há mais de um século para investigar cientificamente as bases fundamentais da aprendizagem26,27 e, como tal, fornece um método útil para compreender melhor as consequências neurocognitivas adversas resultantes da exposição fetal ao álcool. Trata-se de um paradigma muito flexível que permite aos pesquisadores utilizar uma variedade de procedimentos diferentes de CCPP, cada um dos quais pode ser examinado em diversas espécies de mamíferos ao longo da escala filogenética (de camundongos a humanos) e em diferentes fases do desenvolvimento cerebral28,29,30,31. Além disso, os circuitos neurais fundamentais que medeiam a aprendizagem associativa nesse paradigma são respaldados por relatos experimentais e neuropsicológicos nessas mesmas espécies26,32,33,34,35,36,37.
Uma forma de ECC, a ECC de traço, é demonstrada neste artigo (Figura 1). Para fornecer contexto, ela é comparada com a forma mais tradicional — a ECC de atraso. O paradigma de ECC foi modelado com base no condicionamento clássico com cães, primeiramente realizado pelo fisiologista vencedor do Prêmio Nobel, Ivan Pavlov. Pavlov descobriu que certos estímulos, como tons, não provocam naturalmente a salivação, mas quando precedem e se sobrepõem à apresentação de alimento, a resposta salivar pode ser fortalecida por apresentações repetidas dos dois estímulos, desde que essa contingência entre o tom e o alimento seja mantida. Este é um exemplo de ECC de atraso, com a ideia de que a força associativa é mediada pela contiguidade temporal imediata entre os dois estímulos, tornando assim as condições de aprendizagem ideais para um animal. Ele também testou outras variações da contingência entre o tom e o alimento, como desligar o tom e deixar um período de "traço" antes de apresentar o alimento. Quando esses dois estímulos eram suficientemente descontíguos, tornava-se muito mais difícil para os cães emitirem respostas de salivação antes da apresentação do alimento. A descontiguidade entre o desligamento do tom e a apresentação do alimento é, portanto, um exemplo de ECC de traço. Como roedores não salivam naturalmente diante da presença de alimento, estímulos mais relevantes para a espécie, como choques leves, são utilizados em seu lugar; eles também não emitem naturalmente respostas defensivas de piscar os olhos em resposta a tons. Nesse contexto, os procedimentos de ECC em roedores envolvem a apresentação de um tom em um determinado nível de decibéis e o emparelhamento desse tom, de alguma forma, com um choque leve no músculo da pálpebra (orbicularis oculi) ou no músculo temporalis para provocar uma resposta de piscar. O tom é considerado um estímulo condicionado (EC), enquanto o choque é considerado um estímulo incondicionado (EI). Na ECC de atraso, o EC é apresentado primeiro; esse estímulo permanece ativo por uma duração determinada. Em seguida, o EI é aplicado. Esses dois estímulos se sobrepõem por um período específico e, depois, ambos terminam simultaneamente; a resposta de piscar resultante provocada pelo EI é considerada uma resposta incondicionada (RI). Nesse procedimento, os roedores aprendem a emitir respostas de piscar algum tempo após a apresentação do EC, mas logo antes do EI, a fim de antecipar esse estímulo aversivo. A resposta de piscar aprendida é denominada resposta condicionada (RC). Na ECC de traço, o EC e o EI são separados por um período de tempo livre de estímulos, conhecido como intervalo de traço; eles não se sobrepõem no tempo, como ocorre na ECC de atraso. Durante esse intervalo, o animal deve resolver os requisitos associativos entre os estímulos. Semelhante à ECC de atraso, a aprendizagem ocorre quando o animal emite consistentemente uma resposta de piscar após o desligamento do EC, mas imediatamente antes da aplicação do EI. Após certo número de sessões de aquisição (EC emparelhado com EI), curvas de aprendizagem (ou seja, baseadas em diferentes medidas de RC) se desenvolvem. Estudos com lesões e neuroimagem mostram que a aprendizagem bem-sucedida na ECC de atraso depende da integridade da rede neurocircuitória cerebelo-troncoencefálica38,39,40, enquanto a ECC de traço é um procedimento de ordem superior que exige o envolvimento adicional do hipocampo41,42,43,44 e de outras estruturas corticais45,46. Devido aos requisitos relacionados ao tempo necessários para adquirir com sucesso RCs de traço, esta tarefa também é mais difícil de aprender (mesmo para indivíduos normais).

Figura 1: Condicionamento clássico traço do reflexo palpebral. É mostrada uma forma de onda real representativa de uma rata adulta no grupo controle sem entubação (UC). Primeiro, o estímulo condicionado (EC) de tom (85 dB, 2,8 kHz) é apresentado por 380 ms. Em seguida, ocorre um intervalo traço de 500 ms, durante o qual não há estímulos. Depois, é aplicado o estímulo incondicionado (EI) de choque (1,6 mA) por 100 ms. A aprendizagem bem-sucedida nesta tarefa ocorre quando a frequência (%) ou amplitude (em volts) dos piscamentos durante a janela de tempo da resposta condicionada (RC) (período total de RC) aumenta ao longo de muitas sessões de treinamento. Em particular, roedores com hipocampo intacto geralmente emitem mais RCs bem sincronizadas (RCs adaptativas) logo antes do início do EI de choque (dentro de uma janela de 200 ms). As respostas de sobressalto (RS) durante os primeiros 80 ms após o início do EC de tom e as respostas incondicionadas (RI) também são medidas. As RS não associativas são tipicamente baixas ou inexistentes em roedores bem treinados, enquanto as RI são esperadas ser altas em frequência e amplitude. Esta tarefa exige que o roedor aprenda a associar o fim do EC com o início do EI (durante o intervalo traço), tornando-a inerentemente mais difícil de adquirir em comparação com o condicionamento clássico de atraso (ECC). Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.
Aqui demonstramos as consequências funcionais adversas da exposição ao álcool na fase neonatal administrada de forma semelhante a episódios de embriaguez aguda, avaliadas por meio de um procedimento de ECC com intervalo (trace ECC), que apresenta um condicionado sonoro (CS) de 85 dB (2,8 kHz) mantido por 380 ms, seguido por um estímulo não condicionado de choque (US) de 1,6 mA mantido por 100 ms, com um intervalo de 500 ms entre esses estímulos. Já relatamos a utilidade desse ensaio comportamental em estudos anteriores que examinaram a intervenção com colina e a suplementação com ferro na mitigação dos efeitos da exposição neonatal ao álcool18,47. De fato, o ECC com intervalo pode ser usado como uma ferramenta diagnóstica para avaliar a patologia hipocampal induzida pelo álcool na fase neonatal. A vantagem em relação ao ECC de atraso é que ele é mais sensível na detecção de distúrbios na função hipocampal, que está comprometida em humanos com TEA.
A demonstração da ECC vai muito além do campo do álcool fetal. Muitas variantes da ECC (por exemplo, com atraso, com traço, composta, reversão) podem ser utilizadas para elucidar as diferenças ontogenéticas na aprendizagem ao longo do desenvolvimento, a base neurobiológica da aprendizagem associativa em mamíferos normais, bem como as vulnerabilidades de diferentes sistemas cerebrais frente a diversos desafios, incluindo (mas não se limitando a) teratógenos, toxinas ambientais, lesão cerebral traumática, doenças neurodegenerativas e condições psiquiátricas.