Há muito que é amplamente aceite na comunidade científica que alcançar a "aprendizagem associativa" - isto é, compreender que existe uma ligação entre dois eventos, como uma ligação entre um estímulo e uma resposta - requer pelo menos alguma forma de arquitectura neural, ou cérebro. No entanto, um novo estudo mostra que pequenos organismos unicelulares que vivem no fundo dos lagos também podem completar essas tarefas de aprendizagem sem qualquer sistema nervoso, o que pode subverter a compreensão tradicional das pessoas sobre os mecanismos de aprendizagem.
O estudo, que ainda não foi revisado por pares e foi publicado na plataforma de pré-impressão BioRxiv, mostra que mesmo organismos unicelulares sem cérebro ou sistema nervoso podem apresentar comportamentos de aprendizagem. Samuel Gershman, neurocientista cognitivo da Universidade de Harvard e um dos co-autores do artigo, disse num e-mail ao Refractor: “Este resultado surpreendeu-me porque não havia nenhuma evidência de aprendizagem associativa neste organismo antes, e a evidência relevante noutros organismos unicelulares também é controversa.
O sujeito do estudo foi um protista chamado verme trombeta azul (Stentor coeruleus), um ciliado em forma de trombeta com cerca de 1 mm de comprimento que é pouco visível a olho nu. Uma extremidade possui uma estrutura chamada "holdfast", que é usada para fixar no fundo da piscina ou em outras superfícies, e a outra extremidade é coberta com cílios para alimentação do filtro. Quando sente uma perturbação no ambiente circundante, como a aproximação de um predador, encolherá rapidamente o seu corpo esguio para uma forma quase esférica como resposta defensiva.
Para estudar o processo de aprendizagem deste organismo unicelular, a equipe de Gershman primeiro coletou dezenas de células do verme trombeta azul do ambiente, colocou-as em uma placa de Petri e deixou-as repousar por várias horas para permitir que as células se fixassem de forma estável. Os pesquisadores então usaram um dispositivo especial para aplicar estimulação suave e controlada com precisão no fundo da placa de cultura contendo as células. Inicialmente, a maioria dos trompetistas azuis se contraem quando sentem uma batida, mas à medida que as batidas continuam, o número de células que respondem diminui gradualmente, indicando que eles se tornaram "habituados" a esse estímulo repetido e não o veem mais como uma ameaça.
Em seguida, a equipe introduziu o que é chamado de “protocolo de emparelhamento”. Durante esta fase, as células recebem uma batida fraca (geralmente causando apenas uma ligeira contração), seguida um segundo depois por uma batida mais forte. Essa combinação de “estímulo fraco + estímulo forte” foi repetida a cada 45 segundos, o que corresponde ao tempo aproximado que o trompete azul leva para se esticar novamente após a contração. Após as primeiras 10 rodadas de testes de emparelhamento, as células responderam imediatamente a batidas fracas com uma contração perceptível, mas essa resposta enfraqueceu gradualmente à medida que os testes foram repetidos. Gershman ressalta que esse processo de estabelecer uma associação entre um estímulo fraco e um estímulo forte subsequente e ajustar a intensidade da resposta mostra que “células individuais também podem implementar algoritmos de aprendizagem bastante complexos”.
Os investigadores acreditam que esta descoberta pode mudar a compreensão humana sobre a origem da “aprendizagem” na história evolutiva. Gershman disse numa entrevista que o que são consideradas formas avançadas de aprendizagem provavelmente têm origens evolutivas muito mais antigas do que os sistemas nervosos complexos. Ele perguntou: "A aprendizagem associativa apareceu pela primeira vez em organismos multicelulares com cérebro? Talvez não."
Gershman observou ainda que existem “muitas semelhanças” entre as células do verme trompete azul e os neurônios do cérebro humano, sugerindo que nossos cérebros ainda podem estar utilizando mecanismos de aprendizagem que evoluíram primeiro em organismos unicelulares. Em outras palavras, as complexas habilidades cognitivas e de aprendizagem dos seres humanos podem ter herdado, até certo ponto, o “algoritmo original” de seus ancestrais unicelulares. Atualmente, esta pesquisa foi publicada como pré-impressão no BioRxiv. Após a revisão por pares no futuro, espera-se que continue a fermentar em discussões académicas e públicas mais amplas.