Durante décadas, muitos neurocientistas partiram do princípio de que aprender era, sobretudo, uma questão de repetição: faz-se a mesma coisa vezes sem conta e, pelo caminho, vão-se acumulando pequenas recompensas.
Com o tempo, a competência surgiria da soma dessa experiência.
Se a recompensa era grande ou pequena parecia ter pouca relevância - o essencial seria treinar. Esta ideia ficou tão entranhada na área que praticamente ninguém se lembrou de a pôr à prova.
Até que alguém o fez. E os resultados foram suficientemente impressionantes para abalar anos de certezas sobre a forma como o cérebro aprende.
O trabalho vem do Laboratório Dudman, no Campus de Investigação Janelia do HHMI, e é conduzido pelo cientista sénior Luke Coddington.
Os resultados já alteraram a maneira como o próprio laboratório trabalha e poderão também influenciar, de forma mais ampla, a forma como a neurociência estuda a aprendizagem.
O que a experiência revelou
O desenho experimental usou ratinhos com sede, treinados para executar uma tarefa.
Um grupo recebia como recompensa muitos pequenos goles de água. O outro recebia menos vezes, mas com bebidas muito maiores.
Os investigadores compararam esta diferença a oferecer a alguém um único M&M em vez de uma bolacha a sério.
Os ratinhos do grupo das recompensas pequenas demoraram muitos dias a dominar a tarefa, precisando de milhares de repetições até perceberem bem o que fazer.
Já os ratinhos que recebiam recompensas grandes aprenderam a mesma tarefa num único dia, após menos de dez tentativas.
Recompensas maiores, aprendizagem mais rápida
Em condições normais, os ratinhos aprendem a ritmos muito diferentes - um pode resolver uma tarefa em uma semana enquanto outro precisa de um mês, por razões que não são totalmente claras.
Quando as recompensas eram maiores, essa variabilidade praticamente desapareceu. Todos os animais aprendiam depressa e, além disso, a um ritmo semelhante.
"Como neurocientistas, resignamo-nos a saber que vamos ter de treinar este animal durante algumas semanas e, eventualmente, eles vão começar a parecer que já perceberam o que se passa", disse Coddington.
"Mas, em vez disso, agora, num dia, estou a ver estes ratinhos a acertarem em cheio."
A ligação à dopamina
O mecanismo por trás deste efeito parece depender da dopamina, o químico cerebral mais associado à recompensa, à motivação e à aprendizagem. Recompensas maiores provocaram respostas de dopamina mais fortes.
Mas a descoberta central não foi apenas a magnitude do sinal de dopamina - foi a sua duração.
Recompensas maiores geraram sinais de dopamina que se mantinham por mais tempo, e é esse prolongamento que parece impulsionar a aprendizagem acelerada.
Para confirmar a ideia, os investigadores prolongaram artificialmente os sinais de dopamina associados às recompensas pequenas - em essência, imitando o perfil de dopamina de uma recompensa grande - e verificaram que a aprendizagem acelerava de forma correspondente.
Dopamina associada ao envolvimento
O factor decisivo foi a duração do sinal, e não apenas o tamanho da recompensa.
O sinal mais prolongado de dopamina pareceu actuar através de três mecanismos distintos.
Ajudou os animais a aprender mais em cada tentativa individual e a conservar o que tinham aprendido de um dia para o outro.
Além disso, a dopamina manteve-os mais envolvidos ao longo de cada sessão de treino.
Esse último aspecto acabou por ser também o principal responsável pelas diferenças individuais na rapidez com que animais diferentes aprendem.
"Achamos que, quando tornamos as respostas de dopamina muito maiores nestas experiências, estamos a transformar todas as 'crianças' da nossa 'sala de aula' em alunos realmente envolvidos", disse Coddington.
Porque é que ninguém tinha testado isto antes
Um dos pontos mais surpreendentes desta história é a admissão, vinda de dentro da própria área, de que esta suposição nunca tinha sido testada.
"A área inteira tem feito isto durante décadas e digo isto de forma literal: ninguém verificou", afirmou Josh Dudman, o líder sénior do grupo no laboratório.
Isto lembra que algumas das experiências mais produtivas em ciência não resultam de atacar os problemas mais difíceis, mas de questionar pressupostos que ficaram por examinar.
Implicações do estudo
As consequências práticas para a investigação em neurociência são imediatas e concretas. Treinar animais consome tempo, custa caro e, muitas vezes, é o estrangulamento no estudo de comportamentos complexos.
Se recompensas grandes conseguem reduzir o treino de semanas para dias e, ao mesmo tempo, diminuir a variabilidade entre animais, o processo de aprendizagem torna-se muito mais fácil de estudar com rigor.
O Laboratório Dudman já reformulou profundamente os seus próprios métodos. "Mudou a forma como, mais ou menos, todos os nossos projectos actuais são feitos agora", disse Dudman.
Mas o alcance pode ir além da conveniência. Se for possível levar ratinhos a um estado de verdadeiro envolvimento e aprendizagem rápida, talvez consigam adquirir competências mais complexas do que aquelas que os investigadores tentaram ensinar até aqui.
Isto abre novas perguntas sobre cognição animal que, até agora, estavam fora de alcance.
"Além do lado prático, que é muito real, também podemos acabar por estudar novos aspectos da cognição que não percebíamos que conseguíamos estudar num ratinho. Se os conseguirmos envolver devidamente na tarefa, então quem sabe o que eles conseguem aprender", concluiu Coddington.
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