Efeitos da probabilidade e proporção de reforço sobre o comportamento de escolha em ratos Wistar (Rattus norvegicus)

A metacognição é processo conceituado como o julgamento que um organismo (humano ou não humano) faz sobre seu próprio saber ou não saber. Há relatos de pesquisas sobre esse processo com seres humanos e diversas espécies de não humanos. Poucos estudos, porém, discutem a ocorrência de metacognição em ratos, e os resultados são controversos, em função de questionamentos sobre os procedimentos experimentais empregados. Este estudo teve o objetivo de investigar o efeito da manipulação de diferentes proporções de reforço produzidas em duas alternativas, sendo uma probabilística e outra com reforçamento contínuo, sobre o desempenho de ratos em uma tarefa de discriminação de diferentes durações de estímulos sonoros. O procedimento empregado é uma adaptação do utilizado por Foote e Crystal (2007), que investigou a ocorrência de metacognição em ratos. Foram utilizados cinco ratos machos, da linhagem Wistar (Rattus norvegicus) mantidos a 80% de seu peso ad libitum. O aparato utilizado foi um labirinto em Ey. O procedimento consistiu de quatro fases: 1) Treino exploratório no braço em Y, no qual o animal foi exposto a alternativas que continham seis pelotas de ração; 2) Treino de discriminação de estímulos sonoros, no qual foram treinadas duas discriminações condicionais com duas durações de estímulo sonoro, uma curta (2s), e uma longa (8s), cada uma correlacionada com a escolha de uma das portas do braço em Y; 3) Treino exploratório no braço em I, no qual os animais foram expostos a uma alternativa livre, que continha três pelotas de ração; e 4) Fase de Teste, na qual foram apresentadas diferentes durações de som (2.00, 2.44, 2.97, 3.62, 4.42, 5.38, 6.56 e 8.00s), a partir das quais o animal poderia escolher entre o braço em Y (fazer o teste), e receber seis pelotas de ração caso escolhesse a porta correta (correlacionada à duração curta ou longa), ou escolher a alternativa de recusa do teste, produzindo, com certeza, a quantidade de ração estabelecida pela condição em vigor. Foi analisada a porcentagem de escolhas realizadas pelos animais nos braços Y e I em cada condição, assim como a relação entre a porcentagem de acertos e erros nos testes e recusa, para cada duração de som. Todos os sujeitos atingiram o critério de aprendizagem estabelecido na fase de treino. Na fase de testes, observou-se que o som deixou de exercer controle sobre a resposta de escolha de todos os animais. À medida que a proporção de reforço variou na alternativa de recusa, os animais alteraram o padrão de escolha, de propensão para aversão ao risco, de acordo com a condição em vigor. A escolha por uma alternativa não se mostrou sob controle da acurácia dos animais em discriminar as durações dos estímulos apresentados, mas sim da proporção e probabilidade do reforço em cada alternativa. Discute-se a necessidade de se recorrer ao conceito de metacognição para descrever o desempenho dos animais em tarefas como a empregada no presente estudo.

Contexto e modularização em redes neurais recorrentes para aprendizagem de seqüências temporais

Este trabalho apresenta um sistema neural modular, que processa separadamente informações de contexto espacial e temporal, para a tarefa de reprodução de sequências temporais. Para o desenvolvimento do sistema neural foram considerados redes neurais recorrentes, modelos estocásticos, sistemas neurais modulares e processamento de informações de contexto. Em seguida, foram estudados três modelos com abordagens distintas para aprendizagem de seqüências temporais: uma rede neural parcialmente recorrente, um exemplo de sistema neural modular e um modelo estocástico utilizando a teoria de modelos markovianos escondidos. Com base nos estudos e modelos apresentados, esta pesquisa propõe um sistema formado por dois módulos sucessivos distintos. Uma rede de propagação direta (módulo estimador de contexto espacial) realiza o processamento de contexto espacial identificando a seqüência a ser reproduzida e fornecendo um protótipo do contexto para o segundo módulo. Este é formado por uma rede parcialmente recorrente (módulo de reprodução de sequências temporais) para aprender as informações de contexto temporal e reproduzir em suas saídas a seqüência identificada pelo módulo anterior. Para a finalidade mencionada, este mestrado utiliza a distribuição de Gibbs na saída do módulo para contexto espacial de forma que este forneça probabilidades de contexto espacial, indicando o grau de certeza do módulo e possibilitando a utilização de procedimentos especiais para os casos de dúvida. O sistema neural foi testado em conjuntos contendo trajetórias abertas, fechadas, e com diferentes situações de ambigüidade e complexidade. Duas situações distintas foram avaliadas: (a) capacidade do sistema em reproduzir trajetórias a partir de pontos iniciais treinados; e (b) capacidade de generalização do sistema reproduzindo trajetórias considerando pontos iniciais ou finais em situações não treinadas. A situação (b) é um problema de difícil ) solução em redes neurais devido à falta de contexto temporal, essencial na reprodução de seqüências. Foram realizados experimentos comparando o desempenho do sistema modular proposto com o de uma rede parcialmente recorrente operando sozinha e um sistema modular neural (TOTEM). Os resultados sugerem que o sistema proposto apresentou uma capacidade de generalização significamente melhor, sem que houvesse uma deterioração na capacidade de reproduzir seqüências treinadas. Esses resultados foram obtidos em sistema mais simples que o TOTEM.