A piscina: como começou o labirinto aquático de Morris

Abertura

Imagine uma piscina redonda, mais ou menos da largura de uma cozinha pequena, cheia de água tingida de branco leitoso. Em algum ponto sob essa superfície turva, cerca de um centímetro abaixo, há uma pequena plataforma. Você não a vê. O rato também não.

Coloca-se o rato na borda. Ele nada, esbarra na parede, tenta o meio. Então, mais ou menos por acaso, suas patas tocam algo firme. Ele sobe, se sacode e dá uma boa olhada na sala. Um pôster numa parede. Uma luminária no canto. A porta.

No dia seguinte, a mesma piscina, outro ponto de partida. Desta vez ele nada quase em linha reta até lá. E esse é todo o truque. A plataforma é invisível, então o rato precisa lembrar onde ela está, usando a sala ao redor.

O que é o labirinto aquático

Este é o labirinto aquático de Morris, e os laboratórios o utilizam há mais de quarenta anos. Como uma piscina de água turva se tornou um dos testes de memória mais confiáveis da neurociência? E o que ele pode realmente nos dizer?

As partes da piscina

Comecemos pelas partes. Há um tanque circular, geralmente de plástico ou aço, cheio de água até mais ou menos a metade. A água é tornada opaca, para que nada abaixo da superfície apareça. Dentro fica uma plataforma de fuga, pequena o bastante para passar despercebida, submersa logo abaixo da linha d'água. Para ratos, um protocolo moderno pode usar um tanque de uns dois metros de diâmetro, com uma plataforma de cerca de dez centímetros de largura.

Essa proporção importa mais do que parece. Uma piscina grande e uma plataforma pequena criam uma área de busca centenas de vezes maior que o alvo. Um nado de sorte não resolve isso. O animal precisa de um plano.

Um protocolo bastante usado dá um exemplo prático. Um tanque de cerca de duzentos e dez centímetros de diâmetro, com uma plataforma quadrada de dez centímetros de lado, gera uma área de busca cerca de trezentas e cinquenta vezes maior que o alvo. Reduza pela metade a largura da plataforma e a proporção sobe para quase mil e quatrocentas.

Ao redor da piscina, nas paredes da sala, há pistas. Podem ser formas marcantes, uma prateleira, um armário, até a cadeira do experimentador. São chamadas pistas distais, porque ficam longe, fora da própria piscina. A plataforma fica sempre no mesmo lugar, então sua posição pode ser deduzida a partir desses pontos de referência.

Um ensaio é simples. O animal é colocado na água de frente para a parede, em um entre vários pontos de partida. O ponto de partida muda de um ensaio para outro, para que o animal não possa simplesmente aprender uma sequência fixa de curvas. Ele nada até encontrar a plataforma ou até acabar o tempo limite, quando então é guiado com cuidado até ela. Descansa um pouco na plataforma, o que lhe dá tempo para observar o ambiente. Depois é secado e começa o próximo ensaio.

Repita isso quatro vezes por dia, durante vários dias, e você terá a curva de aprendizagem clássica. No início, um animal pode levar um minuto para encontrar a plataforma. No fim do treino, um bom nadador pode chegar lá em poucos segundos.

De onde veio

A ideia veio de Richard Morris e colegas, no início dos anos 1980. Morris estava então na Universidade de St Andrews, na Escócia. Na época, os testes espaciais mais usados eram labirintos secos, muitas vezes com comida como recompensa. Esses testes funcionavam, mas tinham problemas. Os animais famintos precisavam ser mantidos em dietas restritas. E os animais podiam, em princípio, seguir rastros de cheiro ou outras pistas locais em vez de realmente lembrar um lugar.

Morris queria algo mais limpo. A água foi a resposta. Ratos nadam bem, mas preferem estar fora da água, então escapar já é a recompensa. Não é preciso privá-los de comida. E numa piscina não há chão para guardar um rastro de cheiro.

Seu primeiro artigo sobre a tarefa saiu em 1981, na revista Learning and Motivation. O título diz tudo: a localização espacial não requer a presença de pistas locais. Em outras palavras, um rato conseguia encontrar um ponto que não podia ver, ouvir nem cheirar, só por saber onde estava em relação à sala. Aquela primeira piscina tinha cerca de um metro e trinta de diâmetro.

No ano seguinte veio o resultado que tornou a tarefa famosa. Na Nature, em 1982, Morris trabalhou com Garrud, Rawlins e O'Keefe, e eles testaram ratos com lesão no hipocampo. É uma estrutura curva, no fundo do cérebro, que já se suspeitava construir mapas do espaço. Os ratos com lesões hipocampais tinham dificuldade em encontrar a plataforma escondida. A navegação de lugar estava prejudicada, para usar o próprio título do artigo. Mesmo assim, esses ratos ainda conseguiam aprender a nadar até uma plataforma que viam. Natação, visão e motivação estavam normais. O que eles tinham perdido era o mapa.

Dois anos depois, um artigo de métodos apresentou maneiras de desenvolver o procedimento. Ele descrevia como rastrear automaticamente, por vídeo, a posição de um rato encapuzado, sem fixar luzes no animal. Também mostrava como a mesma piscina podia testar memória de trabalho e discriminações simples não espaciais. Foi assim que uma piscina caseira virou uma ferramenta padrão.

O que a tarefa mostra

O que a tarefa mostra de fato? No fundo, é um teste de aprendizagem de lugar. O animal aprende onde algo está, e não qual curva fazer ou qual cheiro seguir. E esse tipo de aprendizagem depende muito do hipocampo.

A primeira medida usada pelos pesquisadores foi a latência de fuga. É simplesmente o tempo entre entrar na água e chegar à plataforma. A latência cai ao longo dos dias de treino, e uma queda mais lenta sugere aprendizagem mais fraca.

Mas a latência tem um ponto fraco. Um nadador rápido pode esbarrar na plataforma antes de um nadador lento que sabe exatamente onde ela está. O comprimento da trajetória corrige parte disso. É a distância nadada até alcançar o alvo, e não depende da velocidade.

Imagine dois ratos no quarto dia. Um leva vinte segundos e nada oito metros. O outro também leva vinte segundos, mas nada só quatro metros, devagar e de forma deliberada. Mesma latência, histórias muito diferentes. O rastreamento por vídeo é o que torna essa diferença visível.

Depois vem o teste de sonda, geralmente feito um dia após o fim do treino. A plataforma é retirada e o animal tem um tempo fixo para procurar, muitas vezes trinta ou sessenta segundos. Se ele lembra o local, passa muito mais tempo nessa parte da piscina do que o acaso preveria. Como a piscina costuma ser dividida em quatro quadrantes, o acaso corresponde a cerca de vinte e cinco por cento do tempo no quadrante certo.

Autores de revisões também apontaram uma vantagem prática. A fuga da água é relativamente pouco afetada por diferenças no nível de atividade ou no peso corporal. Isso a torna útil para comparar animais que diferem de maneiras que um labirinto seco teria dificuldade em lidar. Um protocolo padrão, publicado em 2006 por Charles Vorhees e Michael Williams, observa que resultados úteis podem vir de um único animal em apenas seis dias. Eles também descrevem a tarefa como intimamente ligada à plasticidade sináptica hipocampal e à função do receptor NMDA, dois pilares da pesquisa sobre memória.

Também existem variações engenhosas. Mude a plataforma para o lado oposto e você testa a aprendizagem reversa, que pergunta se o animal consegue abandonar uma resposta antiga. Diminua a plataforma e você testa a precisão da memória.

Onde a piscina pode enganar

Mesmo assim, a piscina pode enganar. Nadar é uma habilidade, além de uma motivação. Um animal doente, cansado ou que não enxerga bem vai parecer esquecido sem estar. É por isso que o teste com plataforma visível é importante. Uma bandeira ou um marcador mostra onde está a plataforma, e as cortinas podem ser fechadas para esconder as pistas da sala. Se um animal não consegue nessa versão, o problema dele não é a memória espacial. Os autores do protocolo observam que esse controle é omitido com frequência demais.

O estresse é outro fator. A água é um motivador forte, e isso faz parte do atrativo. Mas também pode fazer alguns animais entrarem em pânico, boiarem ou se agarrarem à parede. Os camundongos, em especial, não são nadadores naturais como os ratos, então o comportamento deles na piscina pode refletir tanto estresse quanto memória.

O momento também conta. Se o teste de sonda vier logo depois do treino, pode captar apenas a memória recente. Os testes de sonda também se parecem um pouco com ensaios de extinção. Faça muitos e o animal pode aprender que a plataforma sumiu.

E a latência sozinha, como vimos, pode esconder o que o animal está realmente fazendo. Alguns animais aprendem a distância da plataforma até a parede e simplesmente nadam em círculos nesse raio. Ficam mais rápidos, mas não porque aprenderam um lugar. Perceber isso exige análise da trajetória, não um cronômetro.

De volta à piscina

De volta àquela piscina leitosa e ao rato que nada quase em linha reta até uma plataforma que não vê. A beleza da tarefa é que a resposta está fora da água, nos pôsteres, luminárias e portas ao redor. O animal precisa construir uma imagem da sala e se situar nela. Quarenta anos depois, essa exigência simples ainda faz da piscina uma das janelas mais claras que temos sobre como o cérebro mapeia o mundo.

O rastreamento por vídeo que transformou esses nados em números tem uma longa história própria. Em hvsimage.com há mais sobre como funciona a análise. Você encontra os artigos mencionados, e uma transcrição, em water-maze.com.