Uma Introdução à Neurociência Comportamental

A neurociência comportamental é o estudo de como o sistema nervoso orienta o comportamento em humanos e animais. Os pesquisadores neste campo utilizam uma variedade de métodos, desde técnicas de treinamento animal até experimentos de neuroimagem, para estudar como as áreas funcionais e redes do cérebro se correlacionam com comportamentos específicos e estados de doenças relacionados.

Este vídeo revisará uma breve história da neurociência comportamental, examinará as principais perguntas feitas por pesquisadores neste campo, revisará alguns dos métodos proeminentes usados para responder a essas perguntas e fornecerá um vislumbre dos tipos de experimentos realizados em laboratórios de neurociência comportamental hoje.

Vamos começar com uma visão geral de alguns dos principais marcos da história da neurociência comportamental. Na Grécia antiga, Hipócrates e seus seguidores foram os primeiros a acreditar que o cérebro controlava o pensamento humano.

Então, em 1662, Ren? Descartes desenvolveu um dos primeiros modelos para descrever como o cérebro controla o comportamento – ele especulou que a alma controlava o corpo através da glândula pineal.

Os séculos seguintes produziram muitas evidências de que Descartes estava errado. Por exemplo, em 1848, o capataz da ferrovia Phineas Gage se envolveu em um acidente que atravessou sua barra de ferro em seu crânio. Ele viveu, mas exibiu graves mudanças de personalidade, demonstrando que danos ao lobo frontal têm um impacto profundo no comportamento.

Então, no final do século 19, Paul Broca e Carl Wernicke estudaram pacientes que haviam perdido a capacidade de ler e / ou falar e descobriram áreas do cérebro responsáveis pela linguagem, agora conhecidas como áreas de Broca e Wernicke.

Mais tarde, em 1890, William James declarou que a psicologia deveria ser estudada por meio da biologia, e muitas descobertas importantes em modificação comportamental se seguiram. Na década de 1930, seguindo o conselho de James, BF Skinner desenvolveu um aparelho chamado caixa de Skinner, que ainda é usado para estudar como a punição e a recompensa podem reforçar o comportamento em animais.

Então, no final dos anos 1900, técnicas avançadas de neuroimagem tornaram-se disponíveis, como ressonância magnética ou ressonância magnética. Em 1990, Seiji Ogawa desenvolveu o método agora usado para ressonância magnética funcional, que revolucionou o campo da neurociência, permitindo que os pesquisadores visualizassem a atividade cerebral ao longo do tempo durante tarefas cognitivas simples.

Agora que discutimos alguns dos principais eventos na história da neurociência comportamental, vamos revisar algumas das perguntas fundamentais feitas pelas pessoas que fazem neurobiologia do comportamento hoje. Todas essas questões envolvem o estudo de correlatos neurais, ou regiões cerebrais específicas cuja ativação é responsável por uma determinada função.

Por exemplo, um cientista interessado no controle do movimento do sistema nervoso pode investigar os mecanismos que controlam o equilíbrio e a coordenação. Embora tenha sido estabelecido que essas funções mapeiam o córtex motor primário, o córtex pré-motor, o cerebelo e a substância negra, os cientistas ainda estão investigando como os circuitos dentro e entre cada região permitem a locomoção.

Alternativamente, os pesquisadores podem investigar como o sistema nervoso avalia os estímulos e orienta o comportamento com base nesses estímulos. Aqui, os pesquisadores podem perguntar como diferentes tipos de recompensa podem afetar o comportamento animal. Entender quando e por que certas recompensas são motivadoras pode nos ajudar a resolver problemas como o vício. Os correlatos neurais para motivação e recompensa são o sistema límbico e a área tegmental ventral.

Outros neurocientistas comportamentais estudam como o sistema nervoso permite o aprendizado e a formação da memória. Por exemplo, pode-se investigar como o cérebro cria e retém memórias relacionadas a estímulos de medo, o que é importante para o tratamento de transtornos de estresse pós-traumático. Essas funções geralmente são mapeadas para o hipocampo e a amígdala.

Perguntas-chave adicionais se concentram em processos cognitivos superiores, como reconhecimento facial. Aqui, um pesquisador pode investigar como um sujeito responde a rostos familiares versus novos. Em humanos, um correlato neural específico para reconhecimento facial é a área fusiforme da face no giro fusiforme.

Agora que passamos por algumas das principais perguntas feitas por neurocientistas comportamentais, vamos nos aprofundar em alguns dos métodos proeminentes usados ao tentar respondê-las. Muitas abordagens neste campo envolvem experimentos comportamentais em animais, que são realizados após a manipulação de certas regiões do cérebro, a fim de estudar a ligação entre neurobiologia e comportamento.

Processos como a locomoção podem ser estudados em animais usando equipamentos especializados, como o rotarod, que é uma haste rotativa que exige que o animal se mova continuamente para evitar quedas, ou câmaras que exigem que o animal alcance comida para testar a destreza.

Os métodos que envolvem modificação comportamental incluem condicionamento operante e podem utilizar a caixa de Skinner para experimentos de autoadministração envolvendo estímulos recompensadores ou aversivos, como alimentos ou drogas.

Os métodos para investigar o aprendizado e a memória geralmente utilizam labirintos, como projetos de labirintos aquáticos de braço em T ou Morris, nos quais os animais precisam encontrar e lembrar o caminho para sair do aparelho.

À medida que a complexidade do comportamento sob investigação aumenta, também aumenta a necessidade de seres humanos. Por exemplo, estudar processos cognitivos superiores, como a linguagem, pode envolver métodos que medem a atividade neural através do couro cabeludo, como a eletroencefalografia, que pode ser aplicada quando um sujeito executa uma tarefa cognitiva específica.

Métodos de imagem funcional também são usados para estudar a cognição humana, como ressonância magnética funcional ou fMRI. Este método mede um sinal, que está correlacionado com o fluxo sanguíneo e, por sua vez, pode estar ligado à ativação neuronal baseada em tarefas, resultando em um mapa estatístico das regiões ativas do cérebro.

Agora que examinamos alguns dos métodos proeminentes na neurociência comportamental, vamos dar uma olhada em algumas aplicações dessas técnicas.

Neste experimento, um rato é ensinado que pressionar repetidamente uma alavanca em uma caixa de Skinner resultará em uma recompensa alimentar. O animal é então tratado com substâncias neuroativas, como o hormônio leptina, para avaliar como as mudanças resultantes na atividade cerebral influenciam a motivação para obter alimentos.

Em humanos, a ressonância magnética funcional é frequentemente usada para estudar processos cognitivos superiores, como a tomada de decisões. Neste estudo, os participantes foram solicitados a decidir se um padrão de pontos está se movendo rápida ou lentamente durante uma varredura de fMRI.

A eletroencefalografia, ou EEG, é uma técnica não invasiva que pode ser usada para estudar estados de doenças, como demência e doença de Alzheimer. Para esses experimentos, os participantes usam eletrodos não invasivos no couro cabeludo que medem a atividade elétrica do cérebro à medida que uma função é executada. A análise pode revelar padrões anormais correlacionados com doenças neurológicas ou psiquiátricas.

Você acabou de assistir à introdução de JoVE à neurociência comportamental. Revisamos uma breve história desse campo de estudo, examinamos algumas de suas principais questões, discutimos alguns métodos proeminentes usados para responder a essas perguntas e examinamos algumas aplicações específicas desses métodos.

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