Num novo estudo, os investigadores revelaram informações vitais sobre o misterioso mundo da navegação animal, concentrando-se especificamente na forma como os ratos escolhem diferentes estratégias para navegar pelos seus arredores.
A pesquisa, recentemente publicada em e-Vidamelhora muito a nossa compreensão dos processos neurais complexos que os animais empregam para se orientarem.
Foco do estudo
A capacidade dos animais de navegar no seu ambiente é um fenómeno que permanece em grande parte enigmático para a comunidade científica.
Embora se saiba que a navegação animal envolve uma série de estratégias, ainda não está claro como os animais decidem qual método utilizar.
Este enigma levou os cientistas a investigar a natureza e a familiaridade do ambiente de um animal para decifrar o mecanismo subjacente.
Labirinto de Barnes
Tradicionalmente, um método popular para explorar estas estratégias de navegação em roedores tem sido o labirinto de Barnes, onde as criaturas percorrem uma arena circular até localizarem uma caixa de fuga escondida sob vários buracos.
No entanto, a eficácia do labirinto de Barnes convencional tem sido questionada, principalmente porque assume que os ratos mantêm a mesma estratégia durante todo o ensaio.
“Os labirintos típicos de Barnes funcionam sob a suposição de que a mesma estratégia é mantida durante todo o ensaio, por isso não está claro se eles capturam com precisão toda a gama de estratégias de navegação usadas pelos ratos”, disse o coautor principal Ju-Young Lee, um Ph. .D. estudante do Brain Science Institute, Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST).
Como a pesquisa foi conduzida
A equipe desenvolveu uma variante automatizada do Barnes Maze, permitindo-lhes randomizar as posições inicial e final sem comprometer a integridade do experimento.
“Nosso labirinto é semelhante ao labirinto de Barnes, pois os ratos exploram uma arena aberta e navegam até um objetivo escolhido entre 24 portas espaçadas uniformemente ao longo da borda da arena. A diferença com o nosso é que ele apresenta dois objetos luminosos dentro da arena como sinais de orientação, e os ratos começam na borda, em vez de no centro”, explicou o co-autor principal Dahee Jung.
Durante um meticuloso período de exame de 15 dias, os pesquisadores monitoraram de perto 20 ratos (10 machos e 10 fêmeas) que percorriam o labirinto. O que se seguiu foi uma fase de aquisição intensiva e uma fase de reversão, incluindo um teste de sonda.
O que os pesquisadores aprenderam
Curiosamente, apesar das variações na configuração do labirinto, eles descobriram que as taxas de aprendizagem e as estratégias espaciais eram comparáveis às relatadas no labirinto convencional de Barnes. Esta descoberta crucial validou ainda mais a sua abordagem.
Os pesquisadores analisaram como os ratos utilizaram dicas visuais e como seus padrões de navegação evoluíram durante o teste. Eles notaram que os ratos exibiam uma preferência por vestíbulos próximos ao local do objetivo, apoiando a teoria de que marcadores luminosos guiavam sua consciência espacial.
O intrincado exame da equipe levou-os a concluir que os ratos usavam uma combinação de três estratégias de navegação: pesquisa aleatória, espacial e serial. Esta abordagem multifacetada exigiu o desenvolvimento de modelos que combinassem as três estratégias, o que se revelou fundamental na replicação dos resultados experimentais.
Novas ferramentas analíticas
“Nosso estudo fornece uma nova versão do labirinto de Barnes e ferramentas analíticas que nos permitiram rastrear o repertório de estratégias de navegação em ratos ao longo do tempo”, disse o autor sênior do estudo, Sébastien Royer.
“Essas ferramentas poderiam ser combinadas no futuro com abordagens optogenéticas e/ou farmacogenéticas para investigar os mecanismos neurais subjacentes à seleção de estratégias em um determinado ambiente.”
Os editores da eLife enfatizam a importância de investigar mais a fundo como o desenvolvimento da estratégia varia entre os ratos individuais.
Implicações do estudo
Ao analisar as mudanças na estratégia ao longo do tempo para cada rato e comparar a média da população, pode ser possível desbloquear conhecimentos mais profundos sobre estes processos fascinantes.
Os resultados do estudo fornecem uma nova perspectiva sobre a antiga questão da navegação animal.
As descobertas também equipam os cientistas com ferramentas de ponta para investigar mais profundamente as vias neurais que orientam essas decisões. As aplicações desta pesquisa podem se estender a áreas como inteligência artificial, robótica e até mesmo cognição humana.
Mais sobre navegação animal
A navegação animal refere-se à capacidade dos animais de encontrar o caminho em terrenos desconhecidos. Muitos animais podem navegar com precisão por longas distâncias. Esta capacidade é crucial para atividades como migração, forrageamento e estabelecimento de território.
Mecanismos e dicas usadas para navegação animal
Bússola magnética
Alguns animais, como certos pássaros e tartarugas marinhas, podem sentir o campo magnético da Terra e usá-lo como bússola. Isto é particularmente útil durante migrações de longa distância.
Bússola solar
Animais como abelhas e pássaros podem usar a posição do sol no céu como guia direcional. Eles compensam o movimento do Sol no céu usando seu relógio biológico interno.
Luz polarizada
Alguns insetos, como formigas e abelhas, podem detectar padrões de luz polarizada no céu, que utilizam para orientação.
Navegação em estrela
Certos animais noturnos, especialmente alguns pássaros, navegam pelas estrelas. A Estrela do Norte, por exemplo, oferece um ponto de referência fixo no Hemisfério Norte.
Marcos
Características físicas familiares do ambiente (como montanhas, rios ou árvores) podem ser usadas como pontos de referência.
Dicas olfativas
Alguns animais, como o salmão, usam o olfato para retornar ao local de nascimento para se reproduzir. Eles podem detectar assinaturas químicas específicas na água.
Infra-som
Os elefantes e certas aves podem usar infra-sons (ondas sonoras de baixa frequência) para navegar, captando sinais de fontes distantes como o oceano.
Aprendizagem social
Alguns animais aprendem rotas e pontos de referência seguindo indivíduos mais velhos e experientes.
Integração de caminho geométrico
Certos insetos, como as formigas do deserto, acompanham a direção e a distância que percorreram desde o ponto de partida, permitindo-lhes retornar diretamente a ele.
Mapas visuais
Acredita-se que os pombos, por exemplo, criam mapas visuais com base no ambiente que os rodeia, que utilizam para navegação.
Cada espécie pode contar com um ou uma combinação desses métodos, dependendo de suas necessidades específicas, ambiente e história evolutiva.
O estudo da navegação animal fornece insights não apenas sobre as incríveis capacidades dos animais, mas também sobre potenciais tecnologias e sistemas que os humanos podem desenvolver para a navegação.
