Falhar Para Evoluir: A Ciência Por Trás do Aprendizado
- Lidi Garcia
- 31 de mar.
- 4 min de leitura
Pesquisadores descobriram que o cérebro aprende novas tarefas muito mais rápido do que se pensava, e que esse aprendizado acontece no córtex sensorial, não apenas em áreas cerebrais superiores. Estudos com camundongos mostraram que eles aprendem rapidamente, mas continuam cometendo erros de forma estratégica, testando os limites do novo conhecimento. Essa descoberta ajuda a entender melhor como o cérebro humano processa aprendizado e pode contribuir para avanços na neurociência e na educação.
Aprender com os erros é um processo essencial para a adaptação e a tomada de decisões, e a neurociência tem mostrado que nosso cérebro é biologicamente programado para esse tipo de aprendizado.
Quando cometemos um erro, áreas como o córtex pré-frontal e os gânglios da base entram em ação, analisando a discrepância entre a expectativa e o resultado real.
Esse "sinal de erro", frequentemente mediado pelo neurotransmissor dopamina, ajuda a ajustar nossas futuras escolhas e comportamentos. Além disso, estudos mostram que a repetição de erros não significa falta de aprendizado, mas pode refletir uma estratégia do cérebro para testar limites e explorar diferentes possibilidades antes de consolidar uma resposta mais eficiente.
Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins investigaram como os animais aprendem novas habilidades e como os processos cerebrais influenciam o aprendizado. Tradicionalmente, acreditava-se que o aprendizado acontecia de maneira lenta e gradual, especialmente em experimentos de laboratório com roedores.
No entanto, este estudo revelou que camundongos podem aprender novas tarefas auditivas de forma extremamente rápida, em apenas 20 a 40 tentativas.
Isso desafia a ideia de que o aprendizado ocorre exclusivamente através de mudanças lentas no cérebro e sugere que os animais podem adquirir conhecimento mais rápido do que demonstram em seu comportamento.
Para entender melhor esse processo, os cientistas treinaram camundongos em uma tarefa em que precisavam lamber ao ouvir um tom específico e se conter ao ouvir outro. Durante esse treinamento, registraram a atividade dos neurônios no córtex auditivo, região do cérebro responsável pela audição e percepção sonora.
O que surpreendeu os pesquisadores foi que o aprendizado não ocorreu apenas em áreas cerebrais mais complexas, mas diretamente no córtex sensorial, algo antes considerado improvável. Esse achado sugere que o córtex sensorial não apenas processa informações sensoriais, mas também tem um papel fundamental na formação de associações entre estímulos e ações.
Outro ponto intrigante foi que, mesmo depois de aprender a tarefa, os camundongos continuaram cometendo erros. Em vez de indicar uma falha no aprendizado, esses erros pareciam ser parte de uma estratégia de exploração, onde os animais testavam os limites do que haviam aprendido.
Isso sugere que, em vez de aprenderem devagar, os animais podem estar experimentando diferentes respostas para refinar seu comportamento, algo que pode ter implicações importantes para entender o aprendizado em humanos.
Os pesquisadores também descobriram dois sinais distintos no cérebro dos camundongos. O primeiro surgiu rapidamente e estava relacionado à previsão de recompensas, sendo crucial para a aprendizagem inicial.
O segundo, associado ao controle do comportamento (como a supressão da lambida quando necessário), demorou mais para se consolidar, indicando que diferentes processos cerebrais contribuem separadamente para o aprendizado rápido e para o aperfeiçoamento do desempenho ao longo do tempo.
Essas descobertas reforçam a ideia de que o aprendizado é mais dinâmico e complexo do que se pensava, desafiando modelos clássicos sobre a plasticidade cerebral.
Essa pesquisa não apenas amplia nosso conhecimento sobre como o cérebro aprende, mas também pode ter implicações para o desenvolvimento de novas abordagens para aprimorar a aprendizagem e tratar distúrbios neurológicos em humanos.
Ao compreender melhor os mecanismos cerebrais envolvidos, podemos avançar na busca por estratégias que otimizem o aprendizado e a adaptação a novos desafios.
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Rapid emergence of latent knowledge in the sensory cortex drives learning
Céline Drieu, Ziyi Zhu, Ziyun Wang, Kylie Fuller, Aaron Wang, Sarah Elnozahy, and Kishore Kuchibhotla
Nature (2025)
Abstract:
Rapid learning confers significant advantages on animals in ecological environments. Despite the need for speed, animals appear to only slowly learn to associate rewarded actions with predictive cues. This slow learning is thought to be supported by gradual changes to cue representation in the sensory cortex. However, evidence is growing that animals learn more rapidly than classical performance measures suggest, challenging the prevailing model of sensory cortical plasticity. Here we investigated the relationship between learning and sensory cortical representations. We trained mice on an auditory go/no-go task that dissociated the rapid acquisition of task contingencies (learning) from its slower expression (performance). Optogenetic silencing demonstrated that the auditory cortex drives both rapid learning and slower performance gains but becomes dispensable once mice achieve ‘expert’ performance. Instead of enhanced cue representations, two-photon calcium imaging of auditory cortical neurons throughout learning revealed two higher-order signals that were causal to learning and performance. A reward-prediction signal emerged rapidly within tens of trials, was present after action-related errors early in training, and faded in expert mice. Silencing at the time of this signal impaired rapid learning, suggesting that it serves an associative role. A distinct cell ensemble encoded and controlled licking suppression that drove slower performance improvements. These ensembles were spatially clustered but uncoupled from sensory representations, indicating higher-order functional segregation within auditory cortex. Our results reveal that the sensory cortex manifests higher-order computations that separably drive rapid learning and slower performance improvements, reshaping our understanding of the fundamental role of the sensory cortex.
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