Estudando Estados Internos Entre Espécies de Mamíferos

Na natureza, todos os mamíferos compartilham certos comportamentos. Eles caçam ou encontram comida, dormem, se acasalam, evitam predadores e observam o que rola ao redor. Essas ações não são só reações ao ambiente; são influenciadas por Estados Internos que mudam, como fome, alerta, curiosidade e foco. Isso levanta perguntas sobre quão parecidos são esses estados internos entre diferentes espécies. Por exemplo, a maneira como um macaco presta atenção é a mesma que um rato?

#O Método Tradicional de Estudar Estados Internos

Tradicionalmente, os pesquisadores estudaram estados internos de uma maneira bem controlada. Eles usam tarefas específicas que limitam como os animais podem se comportar, geralmente exigindo apenas um tipo de ação, como apertar um botão. Essa abordagem não deixa muito espaço para as flutuações naturais que acontecem com o tempo. Além disso, os métodos podem variar bastante entre diferentes espécies. Por exemplo, ao estudar a atenção em macacos, os pesquisadores podem fazer com que eles se concentrem em um ponto fixo enquanto observam um estímulo que muda. Em contraste, ao estudar roedores, eles costumam fazer com que os bichos procurem uma luz em uma fileira de aberturas.

Mesmo que a atenção mostrada por ambas as espécies possa levar a reações rápidas e escolhas precisas, as tarefas usadas são diferentes demais para serem comparadas de forma significativa entre as espécies.

#Avançando para um Estudo Naturalista de Estados Internos

Para estudar estados internos como eles ocorrem naturalmente, os pesquisadores precisam adotar uma abordagem ideal. Essa abordagem deve:

1. Focar em comportamentos naturais e instintivos que refletem estados internos reais em vez de induzidos por treinamento.
2. Identificar estados internos com base em dados sem ser influenciado pelas ideias preconcebidas do pesquisador sobre Processos Cognitivos.
3. Rastrear como os estados internos mudam ao longo do tempo, capturando seu fluxo.

Para isso, métodos simples como apertar botões não vão funcionar. Em vez disso, os pesquisadores precisam de técnicas avançadas de rastreamento para capturar o comportamento em detalhes, analisando como os estados cognitivos subjacentes evoluem momento a momento.

#Novas Tecnologias Abrindo Portas para a Pesquisa

Avanços tecnológicos recentes tornaram mais fácil estudar estados internos de uma maneira mais natural. Um desenvolvimento empolgante é o uso de ambientes de realidade virtual (RV). Esses ambientes controlados podem ser ajustados para diferentes espécies, permitindo que os animais interajam de maneiras que se sentem naturais para eles. Por exemplo, as cores podem ser ajustadas para se adequar a como cada espécie vê; dispositivos de entrada como esteiras permitem que os animais participem da RV com pouco treinamento.

A RV permite que os pesquisadores observem o comportamento animal em um ambiente controlado, mas dinâmico e realista. Essa adaptabilidade significa que os comportamentos podem ser comparados diretamente entre diferentes espécies.

Ao mesmo tempo, algoritmos de aprendizado profundo melhoraram como podemos rastrear movimentos e posturas animais usando vídeo. Esses algoritmos podem coletar uma tonelada de informações até de tarefas comportamentais simples, proporcionando insights muito além dos métodos tradicionais. Eles permitem rastreamento contínuo do comportamento, o que é crucial para identificar mudanças em estados cognitivos e emocionais.

#Uma Nova Abordagem para Pesquisar Estados Internos

Nesse estudo, os pesquisadores usaram nova tecnologia para olhar os estados internos de duas espécies: macacos e ratos. Eles combinaram uma tarefa de forrageamento em RV naturalista com uma ferramenta avançada de aprendizado profundo para rastrear o comportamento com precisão. As características extraídas da análise foram então alimentadas em um modelo que previa a probabilidade de vários estados internos para cada teste.

Esse método de analisar estados internos só vale a pena se os comportamentos rastreados não refletem apenas movimentos ligados a completar uma tarefa. Por exemplo, se os comportamentos estivessem muito ligados a ações como se preparar para se mover, os estados internos inferidos provavelmente refletiriam o desempenho na tarefa, em vez de um verdadeiro processamento cognitivo. Para garantir que os parâmetros escolhidos refletissem processos internos reais, os pesquisadores focaram nas Expressões Faciais dos animais.

#O Papel das Expressões Faciais na Compreensão dos Estados Internos

Embora as expressões faciais tenham sido frequentemente consideradas importantes em espécies sociais como macacos e humanos, pesquisas recentes mostram que até animais menos sociais, como ratos, mostram expressões faciais significativas. Isso indica que expressões relacionadas a emoções são conservadas evolutivamente e podem refletir emoções fundamentais como prazer, dor e medo de uma maneira que é compreendida entre espécies.

Diferente de estudos anteriores que analisaram expressões faciais em contextos emocionais específicos, essa pesquisa analisou expressões à medida que ocorriam naturalmente. Focando em expressões faciais completas em vez de características isoladas, os pesquisadores visavam mapear uma gama de estados internos espontâneos que são comparáveis entre espécies.

Essa abordagem se afasta dos métodos tradicionais que impõem definições de estados internos por meio de tarefas restritivas. Ao voltar os achados para comportamentos conhecidos, os pesquisadores podem conectar estados internos inferidos a processos cognitivos reconhecidos, como atenção e motivação. Isso permite uma oportunidade única de comparar esses estados diretamente em duas espécies.

#Configuração do Experimento

Para estudar estados internos de uma maneira natural, os pesquisadores colocaram macacos e ratos em uma cúpula personalizada. Dentro da cúpula, eles projetaram um ambiente de RV, onde os animais tinham que escolher entre dois tipos de formatos de folha para recompensas. Os macacos usaram uma bola de rastreamento para navegar no ambiente, enquanto os ratos correram em uma esteira que traduziu seus movimentos no espaço da RV.

Enquanto os animais participavam da tarefa, seus movimentos e expressões faciais foram gravados. Os pesquisadores rastrearam os movimentos dos animais para determinar seus tempos de reação ao se aproximarem dos alvos. Eles também analisaram vídeos das faces dos animais para extrair características faciais-chave que poderiam ajudar a inferir seus estados internos.

#A Importância do Desempenho do Modelo

As características extraídas das faces dos animais foram usadas como entradas em um modelo que ajuda a entender como as expressões faciais se relacionam com as ações ou decisões subsequentes nas tentativas. As previsões do modelo são mais confiáveis se supõem que existem múltiplos Estados Ocultos pelos quais os animais passam durante a tarefa.

Usando diferentes estados ocultos, os pesquisadores notaram como os comportamentos mudaram e o quão bem se alinharam com os resultados das tentativas. As descobertas mostraram que os tempos de reação e os estados foram apresentados de maneira distinta, sugerindo que diferentes condições internas podem subjacentes aos comportamentos observados.

#Diferenças na Dinâmica dos Estados

Os pesquisadores também examinaram com que frequência os animais mudavam de estados internos. Eles descobriram que os macacos tendiam a permanecer em um estado particular por mais tempo do que os ratos, que mudavam de estado com mais frequência. Essa diferença pode refletir processos cognitivos únicos nas duas espécies. O tempo de permanência mais longo nos macacos pode indicar uma estratégia de comportamento mais estável em comparação com as transições mais rápidas vistas nos ratos.

#Ligando Estados Internos ao Desempenho

Para relacionar estados internos ao desempenho real, os pesquisadores analisaram como diferentes estados afetavam os tempos de reação (TR) e os resultados da tarefa. Eles descobriram padrões distintos para cada estado, com alguns estados associados a tempos de reação rápidos, enquanto outros indicavam respostas mais lentas. As descobertas sugeriram que cada estado oculto se relacionava a níveis específicos de desempenho e estratégias.

Os estados internos se correlacionaram com resultados de tentativas, como acertar o alvo, responder incorretamente ou errar completamente. Ratos e macacos mostraram que certos estados previam sucesso ou falha na tarefa, demonstrando uma relação clara entre seu processamento interno e comportamento.

#O Impacto das Características Faciais na Identificação de Estados

Os pesquisadores exploraram ainda mais como as expressões faciais contribuíam para a identificação de estados internos. Eles descobriram que diferentes características faciais desempenhavam papéis variados dependendo do estado oculto associado a cada resultado da tentativa. Essa variabilidade indicou que expressões faciais contêm informações complexas sobre processamento cognitivo além de apenas sinais emocionais.

Curiosamente, enquanto as expressões que previam os resultados das tentativas eram um pouco semelhantes em macacos, variavam significativamente em ratos. Essa análise destacou a necessidade de uma visão mais ampla das expressões faciais, já que elas podem fornecer insights sobre fatores cognitivos e motivacionais além das emoções.

#Estados Internos como Indicadores de Processamento Cognitivo

O estudo mostrou que estados cognitivos internos podem ser inferidos a partir de expressões faciais em macacos e ratos. Esses estados podem fornecer insights sobre atenção, motivação e processamento cognitivo geral. Importante, os achados indicam que ambas as espécies exibem estados internos semelhantes, mesmo quando podem abordar tarefas de maneiras diferentes.

A pesquisa sugere que estudar esses estados internos oferece uma visão importante sobre os processos cognitivos que guiam como os animais se comportam. Compreender essas conexões pode ajudar a revelar mais sobre a atividade cerebral entre espécies, mostrando como diferentes animais experienciam e reagem a seus ambientes.

#O Futuro da Pesquisa sobre Estados Internos

Os métodos usados nesta pesquisa fornecem uma base sólida para rastrear estados internos de forma dinâmica ao longo do tempo. Estudos futuros poderiam se concentrar em tornar esses modelos ainda mais precisos, permitindo que os pesquisadores conectem estados cognitivos diretamente a eventos específicos durante as tarefas.

Essa abordagem pode criar uma imagem mais completa de como os processos cognitivos se desenrolam a cada momento. Ao comparar esses estados com a atividade neural, os pesquisadores podem estabelecer uma compreensão mais clara das dinâmicas neuro-comportamentais dos processos cognitivos espontâneos.

#Conclusão

A pesquisa destaca o potencial de usar expressões faciais espontâneas para inferir o funcionamento interno dos estados cognitivos em macacos e ratos. Usando uma abordagem imersiva e envolvente, o estudo fornece insights sobre estados internos e suas conexões com o comportamento. Os achados revelam que aspectos fundamentais do processamento cognitivo podem ser mais semelhantes entre as espécies do que se pensava anteriormente.

Essa pesquisa sublinha a importância de adotar paradigmas comportamentais naturalistas, especialmente ao comparar diferentes espécies. Ela abre novas avenidas para entender como os processos cognitivos são estruturados e como podem ser influenciados por uma variedade de fatores em ambientes familiares e não familiares.