Neuroetologia, hormônios e feromônios Carla Forte Maiolino Molento Méd. Vet., M.Sc., Ph.D. Departamento de Zootecnia Universidade Federal do Paraná carlamolento@yahoo.com www.labea.ufpr.rb A função do aprendizado é tornar possível para o animal predizer ou manipular o futuro . O conhecimento do aprendizado animal e dos mecanismos envolvidos é de grande importância em uma variedade de aspectos de como os animais são mantidos e manejados. Isso nos permite entender qual o tipo de equipamento técnico os animais podem aprender a operar . Esse conhecimento deve nos ajudar a descobrir como os animais aprendem e se adaptam a novos ambientes e novas rotinas. Fatores que afetam o aprendizado: MOMENTO – O primeiro fator é o momento dos eventos. Animais e humanos formam uma associação entre o reforço e o evento que ocorreu em um tempo muito curto . Se uma galinha ouve um barulho rangente logo depois que ela encontra uma minhoca , a associação é rapidamente formada , se por outro lado o barulho da minhoca vier 60 segundos depois de a galinha encontra-la , a associação vai ser formada muito mais lentamente. Se o som ocorrer no mesmo momento que a galinha encontra a minhoca , a associação também se forma lentamente . Isso faz sentido para um ponto de vista funcional, desde que a função do aprendizado é prever eventos futuros e eventos que ocorrem simultaneamente . INTENSIDADE E SALIÊNCIA DO REFORÇO – O segundo fator é a intensidade ou a saliência do reforço . Essa associação é mais facilmente formada se a intensidade do reforço é maior que menor . INTENSIDADE E SALIÊNCIA DO ESTIMULO – O terceiro fator é a intensidade ou saliência de fatores previsíveis. A intensidade do estímulo , a intensidade que a associação será feita . Algumas espécies de animais prestam mais atenção para certas modalidades que outras . A saliência do estímulo é também afetada pela frequencia com que o animal tinha experimentado esse estímulo anteriormente ou quão surpreendente é ele . Se o estímulo é completamente novo , ex. um som que nunca tinha sido ouvido anteriormente, então o animal ficara mais atento a ele e por essa razão formar uma associação forte entre ele e os eventos seguintes . Se, por outro lado, você esta sempre assoviando quando esta andando com seu cachorro, você levará um longo tempo ensinando seu cachorro a atender a um assovio específico e ensinar o que ele significa. O animal já aprendeu que o assobio não possui um valor “previsível” . Em termos mais gerais, aprendizado irrelevante ocorre quando o animal aprende que dado estímulo não tem poder previsível . PREDISPOSIÇÃO – O quarto fator se refere a preferência ou predisposição do animal para o aprendizado inato. Nem todo estímulo pode ser igualmente bem associado com dado reforço. Um dos exemplos mais extraordinários de predisposição em condicionamento é uma série de experimentos feito por John Garcia e colaboradores em 1960 e 1970 . No seu estudo clássico , era dado água para ratos beberem. Essa água tinha sabor ou tinha um “tic-tac” conectado a ela , então , sempre que o rato bebia ele ouvia um barulho de tic tac. Beber a água poderia resultar no rato levar um choque ou ter a sensação de náuseas . O rato facilmente aprendeu a associar o som com dor, mas não som e nausea . Ratos também aprenderam a associar gosto e náusea mas não gosto e dor. A saliência de um dado estímulo portanto não é somente dependente de um momento e um “fator surpresa” mencionado acima , mas também pelo tipo de reforço com que está associado . JENSEN P. The Ethology of Domestic Animals

Conteúdo Introdução Definição Bases anatômica, celular e química Hormônios Feromônios Teor principal

Introdução ? Neurologia Etologia

Nascimento da Neuroetologia Livros: Neuroethology (Ewert, 1980; Guthrie, 1980; Camhi, 1984) Comparative Neurobiology (Mill, 1982) Motivation (Satinoff e Teitelbaum, 1983) Principles of Neural Science (Kandel e Schwartz, 1981)

Mescla entre o conhecimento da fisiologia nervosa e da etologia Neuroetologia Mescla entre o conhecimento da fisiologia nervosa e da etologia Função e excitação neuronal, química de redes neurais, discriminação sensorial, motivação, aprendizado, herdabilidade de traços neurais, controle de padrões e processos comportamentais

Estudo do controle nervoso do comportamento O que é neuroetologia? Estudo do controle nervoso do comportamento Base química do comportamento conhecimento de neurotransmissores Famílias de atividades comportamentais

Explica o mecanismo das atividades comportamentais A neuroetologia estabelece uma fundamentação satisfatória ao conhecimento do comportamento. Explica o mecanismo das atividades comportamentais Relacionada à primeira questão de Tinbergen: causa imediata

As sequências de atividades que compõem um tipo de comportamento são determinadas pela forma de interação entre os neurônios. Determinada pela distribuição espacial e pela especificidade química dos neurônios

Estrutura nervosa Medula espinhal e tronco cerebral Cerebelo Gânglios da base Diencéfalo ligado a glândulas endócrinas Sistema límbico Sistema tálamo-cortical

Estrutura nervosa Neurônios sensoriais ou aferentes Neurônios motores ou eferentes Neurônios internunciais ou interneurônios: contidos inteiramente no sistema nervoso central; função de integração e distribuição das informações

SAYALERO,M.

Princípio elétrico do comportamento Comunicação elétrica Princípio elétrico do comportamento Padrões de mensagens elétricas caminham dos receptores sensoriais às agregações de interneurônios e passam aos neurônios motores, mediados por NT químicos.

Base celular Classes de neurônios: Macroneurônios = morfologia aparentemente invariável Microneurônios (interneurônios) = altamente variáveis, envolvidos no comportamento que se modifica pela experiência

Base celular Ontogenia: Macroneurônios = desenvolvimento completo durante vida fetal Microneurônios (interneurônios) = diferenciação após o nascimento, altamente afetada pelo meio ambiente

Base celular Macroneurônios = formam as fibras nervosas (anatomia invariável) Microneurônios (interneurônios) = Excesso de dendritos e ramificações de axônio; somente as sinapses úteis serão mantidas Formam o componente variável do sistema nervoso

Base celular Estrutura neuronal fixa é essencial para o funcionamento nervoso adequado e o estabelecimento de comportamento espécie-específico. Acomoda certo grau de modificação em resultado de aprendizado.

Base celular Microneurônios Modificam o padrão de atividade gerada pela estrutura neuronal fixa, através de facilitação ou inibição

Base química Propriedades dos neurônios: Excitabilidade Alteração da permeabilidade da membrana a íons Na+, K+, Cl- e Ca2+ B. Condutibilidade Condução do impulso elétrico ao longo de seu axônio C. Sinapse Comunicação com outra célula

Para próxima aula Explique com detalhes: Despolarização Repolarização Hiperpolarização No contexto da fisiologia neuronal!

Base química Sinapse – a transmissão química pode ser dividida em 4 etapas: Síntese do neurotransmissor B. Estoque e liberação de NT C. Ligação NT + receptor na membrana pós-sinaptica D. Remoção do NT da fenda sinaptica

Base química O que são Neurotransmissores? Substâncias químicas liberadas na sinapse pelo neurônio pré-sinaptico que afetam outros neurônios ou células efetoras Torres, B.

Neurônio pós-sináptico Base química Axônio pré-sináptico Neurônio pós-sináptico Neurônio pós- sináptico Acetilcolina Acetilcolinesterase Receptor

Neurônios Classificados de acordo com o NT que produzem/liberam

Principais NT Acetilcolina Aminas biogênicas Aminoácidos Dopamina Noradrenalina Serotonina Histamina Aminoácidos Ácido -aminobutírico (GABA) Glicina Glutamato Neuropeptídios

Acetilcolina Neurônios motores - NT das junções neuro-musculares SNAP Grandes concentrações nos gânglios da base

Aminas biogênicas Tronco cerebral – ficar acordado (NA) SNAS (NA) Sistema límbico e hipotálamo (Dopa) Tronco cerebral – linha média (serotonina) Hipotálamo (histamina)

São NT de grande efeito sobre o Aminas biogênicas São NT de grande efeito sobre o comportamento Mason, 1984

Aminoácidos Cerebelo e medula (glutamato, GABA) Interneurônios espinhais (glicina e GABA – inibidores)

Neuropeptídios Mais de 25 descritos Envolvidos com a percepção da dor, prazer e emoções Ações similares a opióides: endorfinas e encefalinas

Categorias de atividades comportamentais Comportamento de manutenção Contínuo ao longo da vida: ingestão, locomoção, descanso, auto-higiene, atividades sociais, termo-regulação, etc. Comportamento ocasional Circunstâncias ocasionais, específicas e críticas: “novos papéis” – comportamento materno, puberdade, estação de reprodução, etc

Categorias de atividades comportamentais Comportamento de manutenção Química presente constantemente no organismo Comportamento ocasional Função nervosa e comportamental dependente de agentes químicos temporários Hormônios

Comportamento ocasional Circuitos neuronais necessários estabelecidos na fase embrionária. E.g. Circuitos neuronais para o comportamento relativo ao sexo oposto existem, mas normalmente não são eliciados Presença de tumor gonadal?

Tempo de vida dos neurônios Então... Tempo de vida dos neurônios Tempo de vida do animal

Hormônios Regiões de secreção de hormônios importantes para o comportamento: Hipotálamo, hipófise, glândula pineal, glândula tireóide, testículos, ovários, placenta, glândula adrenal

Feromônios Comunicação pelo olfato

Reflexo de Flehmen

Reflexo de Flehmen

Reflexo de Flehmen Órgão vômero-nasal

Formas de comunicação pelo olfato

Wyatt, 2003

Base química de alterações comportamentais Depressão: Diminuição da quantidade de NA no tecido cerebral Aumento CRH, aumento ACTH, aumento cortisol

Base química de alterações comportamentais Estereotipia: Aumento na quantidade de NA no tecido cerebral

Teor Principal Neuroetologia Bases anatômica, celular e química Categorias de atividades comportamentais Hormônios e feromônios Anormalidades