Bases Neurais do Comportamento Animal

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@danie�eferreira._
Bases Neurais do Comportamento
Respondendo a Estímulos
Foi usado em aula, como exemplo, um vídeo de um Kakapo
macho tentando copular com um pesquisador que estava
observando-o e o estímulo para esse comportamento da ave foi
o fato do homem estar vestido de verde (cor das penas das
fêmeas dessa ave).
O outro exemplo dado foi de uma espécie de besouro
australiano que quase foi extinta pois os machos confundiam
garrafas de cerveja com fêmeas da espécie e tentavam copular
com elas, deixando as fêmeas de lado. Esse comportamento era
motivado pelo fato de as garrafas terem características
parecidas com as da fêmeas (grandes, cor laranja-âmbar e
com brotoejas).
Em suma, em ambos os exemplos, um gatilho simples desencadeou o comportamento de cópula. Porém, não
podemos considerar esses comportamentos como mal-adaptativos pois, na natureza, não era para nenhuma dessas
espécies encontrar outro animal com características semelhantes às das fêmeas, então eles se adaptaram para
aproveitar qualquer oportunidade de cópula. Precisar de muitos sinais para chegar à cópula acaba restringindo a
cópula, o que não é viável para espécies que não possuem abundância de indivíduos.
Instinto ou Mecanismo Inato
Instinto (ou Comportamento Inato): é um comportamento que é funcional desde a primeira vez que é executado,
mesmo sem nenhuma experiência prévia.
No caso das aves, os pais necessitam de um estímulo dos �lhotes que indique que aquele é o seu �lhote, para que
então eles o alimentem. Porém, se os sinais forem complexos demais, pode atrasar o tempo de alimentação,
diminuindo o tempo disponível para os pais procurarem comida, o que não é viável.
Fizeram um estudo com uma determinada ave e
perceberam que na maioria das vezes o �lhote
bica a cabeça dos pais e aí, se o adulto reconhece o
estímulo, ele regurgita o alimento para que o
�lhote possa comer.
Nesse mesmo estudo, também notaram que o
tamanho da cabeça e o contraste da cor do bico
com a mancha vermelha são os estímulos para
que o �lhote reconheça os pais.
Tinbergen, no início do comportamento animal, criou uma ideia teórica (que
posteriormente foi testada): esses comportamentos instintivos tinham um
sinal liberador (no caso das aves, na mãe) usado pelo �lhote para engatilhar a
sequência de comportamentos de respostas a esse estímulo.
Ele propôs que havia uma rede neural especí�ca para detectar um sinal simples
e que, quando ativada, levaria a um padrão �xo de ação. Esse sistema foi
chamado de “mecanismo liberador inato”.
Mecanismo liberador inato: seria um mecanismo neurossensorial especial que
libera uma reação a um estímulo e/ou sinal (o animal não precisaria aprender
esse comportamento).
Por outro lado, os pais também
precisam saber reconhecer os seus
�lhotes, pois existem aves que são
parasitas de ninho (bota ovo no ninho de
outras aves). Em algumas linhagens de
aves, há um padrão de coloração do bico
dos �lhotes e esse padrão é identi�cado
como espécie-especí�co pelos pais.
Como as mariposas fogem de morcegos?
As mariposas conseguem escutar o
ultrassom dos morcegos (o que é
muito difícil) e com essa audição elas
fogem dos morcegos.
As áreas receptoras são vários sacos
de ar com células neurais entre eles.
Dependendo da vibração que ocorre
nos sacos neurais, as células neurais
são estimuladas e encaminham a
informação.
Funcionamento básico do neurônio: os estímulos bioelétricos podem ser incitatórios ou inibitórios.
A mariposa escuta de um lado e quem responde é a asa do lado oposto,
fazendo com que ela mude a direção do voo, ou seja, a mariposa não
pensa “vou fugir do morcego”, há apenas uma resposta muscular. O
sistema nervoso central consegue interferir nesse comportamento
apenas para fazer com que ela não mude o plano de voo (quando por
exemplo há um estímulo visual que mostra que não é um morcego se
aproximando).
Então, no caso das mariposas, esse é um mecanismo inato.
Quanto menor o processamento pelo cérebro, mais rápida é a
resposta.
O bater das asas interfere na audição: quando a asa
está abaixada, o ouvido �ca tampado e quando a asa
está levantada o ouvido �ca exposto. Então, a
atividade da célula neural receptora é maior quando
a asa está levantada e isso acaba dando à mariposa
uma ideia de localização/proximidade e velocidade do
morcego.
Como a velocidade das asas da mariposa é �xa, se a atividade das
células neurais está aumentando, signi�ca que o morcego está se
aproximando.
Comando e Controle Neural
Como exemplo, foi mostrado um vídeo de uma
fêmea de Louva-Deus se alimentando de machos
da própria espécie. Ela os atrai fazendo com que
eles acreditem que ela está interessada em
copular. Ela utiliza os macho como uma maneira
fácil de obter os nutrientes necessários para
que seus ovos �quem mais viáveis. Quando ela
en�m aceita copular com um macho, eles
copulam, ela come a cabeça dele, e o corpo dele,
mesmo decapitado, copula novamente com a fêmea. Os machos continuam arriscando pois, de qualquer forma, eles
irão morrer, então vale a pena correr o risco para tentar deixar mais descendentes. O corpo sem a cabeça
consegue copular novamente pois, apesar de não ter mais o cérebro, no corpo ainda há alguns gânglios abdominais
e torácicos que mantém o comportamento e esses gânglios independem do comando do cérebro, basta haver o
estímulo da fêmea (feromônios).
De ultrassom a radiação ultravioleta
O comportamento migratório (tanto em aves
quanto em alguns peixes e borboletas)
também pode ser controlado por mecanismos
neurais.
No caso das Borboletas Monarcas, por
exemplo, o estímulo para indicar o horário e a
direção de migração é a luz polarizada. E a luz
não é captada pelos olhos e sim por sensores
nas antenas.
Em um estudo, �ltrando a luz, os
pesquisadores conseguiram mudar
o horário de migração das
borboletas e principalmente a
direção da migração.
Retransmissão seletiva de estímulos
Com tantos estímulos no ambiente, como ocorre a seleção daqueles que devem ser respondidos? É necessário que
algum neurônio ou grupo de neurônios faça a seleção do estímulo para saber se ele será levado a diante ou não e,
em caso positivo, retransmita o estímulo.
Exemplo: grilos
Possuem interneurônios int-1 em
cada lado do corpo, que controlam
outros 20. Esse sistema é o
sistema de percepção de
ultrassom e está diretamente
ligado à perna do outro lado. O
mesmo mecanismo que percebe o
ultrassom, percebe o som do
parceiro sexual. Portanto, é o
interneurônio que manda o comando para o grilo (fugir do morcego ou ir na direção do parceiro sexual). Porém,
para responder ao parceiro sexual ele movimenta a perna do mesmo lado em que ele ouviu e para fugir do
morcego ele movimenta a perna do lado contrário.
Obs: 5 kHz é a frequência de parceiro sexual e 40 kHz é a frequência do morcego
Existe um limiar de intensidade: se pegarmos
os sons do ambiente e a intensidade necessária
para obter resposta do animal, percebemos
que tanto para parceiro sexual quanto para
morcegos, não é necessário uma intensidade
alta ➞ é um sistema muito preciso
Essa resposta é rápida (ocorre em cerca de 100
milissegundos).
Se retirar as pernas posteriores do grilo, as
respostas continuam, mas demoram mais para
acontecer (140 - 200 milissegundos), pois são
enviadas para o SNC para que o grilo “tome
uma decisão”.
Respondendo a mensagens retransmitidas
O comportamento de fuga do grilo e da mariposa é um comportamento simples (1 sistema neural envolvido):
estímulo ➞ resposta.
Porém, existem comportamentos que são mais complexos (mais de um sistema neural envolvido), Nesses casos,
há uma série coordenada de resposta musculares e, para haver a coordenação da resposta, é necessário que haja
um centro de controle.
Exemplo: comportamento de fuga de lesma marinha
Quando a estrela do mar, que é um predador, encosta
na lesma, o corpo da lesma percebe a ameaça de
predação e começa a produzir espasmos, hora
contraindo a musculatura dorsal e hora contraindo a
musculatura ventral. A contração é alternada e a
resposta precisa ser rápida.
O controle é feito por dois sistemasneurais:
Neurônios Flexores Dorsais (DFNs) e Neurônios
Flexores Ventrais (VFNs).
As contrações são
altamente coordenadas.
O que controla essa resposta alternada?
Existe um sistema neural intermediário chamado
genericamente de “Gerador Central Padrão”, que
controla conexões excitatórias e inibitórias. Na
mesma hora que ele excita o sistema dorsal, o
ventral é inibido,
e o contrário também é
válido. Ele não consegue
inibir nem excitar os dois
sistemas ao mesmo
tempo.
Os Geradores Centrais de
Padrão não ocorrem apenas nos
invertebrados.
Um gerador muito poderoso já
estudado é desse peixe da �gura
ao lado (Plain�n Midshipman).
Ele possui músculos sônicos,
bexiga de natação e barbatana e
com esse sistema ele consegue
gerar um som. Os sons variam
de acordo com a ocasião (defesa
de ninho, rosnado, grunhido,
etc). Apenas os machos que
cantam possuem esse sistema
neural desenvolvido e nas fases
da vida em que eles não
precisam cantar, ocorre uma
regressão neural desse
sistema, e ele volta a se
desenvolver quando o canto é
necessário novamente.
Comando e Controle Neural - Filtragem de Estímulos
A �ltragem de estímulos é a capacidade de ignorar (�ltrar) determinados estímulos recebidos.
Exemplo dado: toupeira-nariz-de-estrela (Condylura
cristata). É um animal que vive em galerias debaixo da terra,
então a visão é um sentido que não serve praticamente para
nada, então outros sentidos/órgãos se desenvolveram melhor,
principalmente o nariz. Antes de comer a presa, ela encosta o
nariz nela. As partes do cérebro envolvidas na percepção tátil
dos apêndices nasais são extremamente desenvolvidas. Os
pesquisadores acreditam que elas tateiam o ambiente com os
apêndices e conseguem formar uma imagem do ambiente no
cérebro.
Ela consegue perceber que o que ela encostou é uma presa
em 8 milissegundos (o ser humano precisa de no mínimo
400 milissegundos para tomar consciência de algo).
O apêndice 11 representa uma área
muito grande do cérebro ➞ então
acredita-se que seja ele quem decide se
o que está sendo tateado é comida ou
não
Esse fenômeno de uma área maior do cérebro
processando e ampli�cando a informação de uma
área sensorial é chamado de magni�cação
cortical.
De�nição de magni�cação cortical: aumento da
representatividade de uma área ou estrutura
corporal no córtex somatossensorial.
A amplitude pode ser aumentada pelo reforço do comportamento, ou seja, é dependente da repetição do
comportamento.
O rato-toupeira-pelado possui uma sensibilidade
enorme nas presas e a sensibilidade nas patas
também é alta.
Evolução de Habilidades Cognitivas
Cognição: processo mental de aquisição de conhecimento e entendimento por pensamento, experiência e sentidos.
É um processo custoso, pois depende do cérebro.
Hipóteses de porque a cognição se desenvolve
● devido aos obstáculos da vida em sociedade
● para manter a coesão do grupo
● domesticação
● aumento da comunicação
● reconhecimento de indivíduos
Uma das espécies de corvos que possui maior cognição não vive em
grupo. Essa é uma das muitas evidências contrárias à “hipótese do
cérebro social”.
Em algumas espécies de aves o convívio social realmente contribuiu
para o desenvolvimento da cognição, mas isso não é válido para os
corvos solitários. Porém, eles são capazes inclusive de utilizar
ferramentas, como na imagem ao lado, em que ele está utilizando um
graveto para conseguir comida e isso é um indício de maior cognição.
A necessidade de resolver problemas pode ter mais in�uência no
desenvolvimento da cognição que o convívio em sociedade em si.
Fizeram um experimento com diversos carnívoros em cativeiro e
perceberam que realmente a resolução de problemas está relacionada à
cognição. A imagem ao lado exempli�ca esse experimento, onde as duas
hienas precisam puxar as cordas juntas para conseguir comida. As hienas
foram os únicos carnívoros do experimento que perceberam que precisavam
trabalhar juntas para conseguir comida.
Em suma, os carnívoros com cérebro maior são mais hábeis.
Domesticação: a habilidade de interpretar gestos humanos
também pode ter sido um fator para o desenvolvimento da
cognição (isso ainda é uma questão em aberto entre os
pesquisadores).
Fizeram um experimento com cães e lobos de
cativeiro que interagem com humanos. No
experimento eles tinham que entender qual
a tigela de comida que eles deveriam usar. A
diferença entre os resultados dos lobos e dos
cães não convenceram tanto os
pesquisadores de que a cognição nos cães se
desenvolveu devido à domesticação, pois os
lobos, mesmo não sendo domesticados,
conseguiram atingir bons resultados. Há,
inclusive, outros experimentos em que os lobos se saíram melhores que os cachorros.