Cognição numérica dos invertebrados aos primatas: os animais têm habilidades matemáticas? Por que estudá-las, afinal?

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Os animais têm noções de quantidades? Peixes são capazes de contar? Répteis podem distinguir conjuntos com diferentes quantidades de alimento? Essas perguntas podem parecer estranhas, mas desde o século passado cientistas vêm tentando respondê-la. Um evento muito curioso, aliás, marcou, de certa forma, o status question sobre o tema. Ocorreu que, em 1904, um cavalo, conhecido como Clever Hans, ficou famoso e até virou destaque na revista The New York Times por causa das contas de matemática que ele brilhantemente resolvia. Acredite se quiser, mas Clever Hans acertava até cálculos mais complicadinhos2, como soma e subtração de frações, mostrando, com sua pata, o resultado correto das contas.

Na época, uma Comissão de Especialistas chegou à conclusão de que Clever Hans de fato sabia fazer cálculos! No entanto, psicólogo e cientista Oskar Pfungst não ficou convencido da performance do cavalo. Por isso, resolveu sondar as habilidades de cálculo de Clever Hans e descobriu que, na verdade, o cavalo respondia de acordo com “pistas” que as pessoas lhe davam, como sacudir levemente a cabeça ou olhar apreensivamente. Se você gostou da história, pode aprofundá-la no livro de 200 páginas que Oskar Pfungst escreveu sobre o assunto.

De qualquer forma, depois do episódio de Clever Hans, os cientistas tentaram aprofundar o conhecimento sobre a inteligência dos animais e responder até que ponto eles poderiam desenvolver habilidades que envolvem manipulação de quantidades e contagem, por exemplo.

Um dos experimentos mais interessantes feitos nessa área foi com formigas (Wittlinger, Wehner & Wolf, 2006). Os cientistas vinham se perguntando de que forma as formigas do deserto se localizavam no espaço, indo em busca de alimento e voltando para seus ninhos. Eles observaram que, apesar de a flora do deserto não deixar muitas pistas ambientais às pobrezinhas, elas realizavam tais tarefas com êxito. Mas como?!

A hipótese era de que as formigas “contavam” o número de passos necessários para chegar até a comida e voltar para o ninho. E eis o experimento: Os cientistas capturaram formigas do mesmo ninho e, em algumas delas, inseriram algo como uma “perna-de-pau”, de modo que suas patinhas ficassem maiores do que antes e, em outras, cortaram um pedaço das patinhas, de modo que elas ficaram mais curtas do que antes.

O estudo constatou que a hipótese inicial estava correta, de modo que as formigas cujas patinhas estavam maiores, andaram além do seu ninho e aquelas cujas patinhas estavam menores pararam antes de chegar ao ninho. Gostou? Independente da resposta dê uma olhada neste vídeo para entender melhor como funcionou o experimento.

Mas os estudos sobre a cognição numérica em animais prosseguiram! Uma famosa pesquisa realizada em 2012 (Agrillo, Piffer, Bisazza & Butterworth, 2012) mostrou que uma espécie de peixes tinham padrões de habilidades de discriminação de quantidades quase idênticos aos de estudantes universitários.

Outro estudo, publicado em 2009 (Gross, Pahl, Si, Zhu, Tautz & Zhang, 2009), concluiu que as abelhas “não só podem diferenciar entre conjuntos de dois ou três elementos, como também podem usar esse conhecimento prévio para diferenciar três de quatro, sem qualquer treinamento” (tradução livre).

Na verdade, o objetivo de todos estes estudos com animais é nos ajudar a entender como funciona a cognição numérica de um modo geral e como foi possível desenvolvermos uma linguagem tão refinada como a matemática. Todas essas conclusões sugerem, por exemplo, que este sistema usado pelos animais (e por nós) para “quantificar” o mundo é evolutivamente primitivo. Isso é importante e quer dizer que esta capacidade não é cultural e não sofre influencia de fatores como a linguagem.

A neurociência, com métodos cada vez mais sofisticados, pode nos ajudar enormemente a descobrir como o cérebro processa quantidades. Hoje em dia, por exemplo, já é possível ver o que acontece com um neurônio específico quando um macaco processa uma quantidade precisa de números.

Isso começou quando pesquisadores da Universidade de Tubingen, na Alemanha, ensinaram macacos rhesus a pensar sobre um número. Como eles fizeram isso? Os macacos tinham que olhar para tela de um computador que mostrava um conjunto de pontos com uma quantidade específica. Dois conjuntos de pontos eram mostrados em sequência e os animais precisavam discriminar, apertando um botão, se a quantidade mostrada primeiro era igual àquela mostrada posteriormente. Caso o animal respondesse de forma correta, ele ganharia suco de maçã. Se errasse, não ganharia nada. E não é que depois de um ano os animais aprenderam a discriminar de for
ma correta a igualdade dos conjuntos de pontos?!

A esta altura, o pesquisador Andreas Nieder, do grupo de cientistas responsável pelo experimento, se perguntou o que estaria acontecendo no cérebro dos macacos enquanto realizavam a sofisticada tarefa. Depois de inserir eletrodos no córtex pré-frontal do animal – enquanto este realizava a tarefa citada, o cientista chegou a uma das descobertas mais fascinantes desta área: Os então nomeados “numerônios” (neurônios sensíveis a estímulos numéricos) disparavam com cargas diferentes de acordo com o nú3mero que o macaco processava. E (essa é a parte mais legal) cada neurônio tinha um número “preferido” que o fazia ativar. Assim, toda vez que o macaco do experimento via e pensava sobre o número um, alguns milhares de neurônios disparavam. Ao pensar no número dois, esses neurônios citados não disparariam da mesma forma, mas um outro conjunto de neurônios, sim; e estes não disparariam da mesma forma para o número três, e assim por diante.

Estes achados vão ao encontro da ideia de que o cérebro, nestes casos, “favorece” um processamento aproximado dos números, menos preciso e mais “ruidoso”. Isso ocorre porque quando o macaco, por exemplo, pensa no número quatro, os numerônios que “preferem” o quatro disparam, ao mesmo tempo que os numerônios que “preferem” o cinco ou o três também disparam, mas com menor intensidade, uma vez que o cérebro também processa números próximos ao quatro.

Os resultados deste estudo são fascinantes justamente porque podemos generalizá-los, grosso modo, e dizer que o mesmo ocorre com o cérebro humano. Este achado, no entanto, nos deixa uma pergunta bastante curiosa: se nosso cérebro processa os números de forma aparentemente aproximada, como fomos capazes de “inventar” números que expressam quantidades precisas e elevar a matemática ao grau de complexidade e abstração ao qual ela se encontra atualmente? Respostas possíveis a estas questões serão discutida no próximo texto.

 por Ana Carolina de Almeida Prado
Aluna de Iniciação Científica do Laboratório de Neuropsicologia do Desenvolvimento
Graduanda em Psicologia – Universidade Federal de Minas Gerais

 

Referências:

Wittlinger, M., Wehner, R., & Wolf, H. (2006). The ant odometer: stepping on stilts and stumps. Science312(5782), 1965-1967.

Agrillo, C., Piffer, L., Bisazza, A., & Butterworth, B. (2012). Evidence for two numerical systems that are similar in humans and guppies. PLoS One7(2), e31923.

Gross, H. J., Pahl, M., Si, A., Zhu, H., Tautz, J., & Zhang, S. (2009). Number-based visual generalisation in the honeybee. PLoS One4(1), e4263.

Bellos, A. (2010). Alex’s Adventures in Numberland. Bloomsbury Publishing.

Nieder,A., Freedman,D.J., & Miller,E.K. (2002). Representation of the quantity of visual items in the primate prefrontal cortex. Science, 297(5587), 1708-1711.

Nieder,A., & Miller,E.K. (2003). Coding of cognitive magnitude. Compressed scaling of numerical information in the primate prefrontal cortex. Neuron, 37(1), 149-157.

 

Para aprofundar:

Piazza, M., & Dehaene, S. (2004). From number neurons to mental arithmetic: The cognitive neuroscience of number sense. The cognitive neurosciences, 3rd edition, ed. MS Gazzaniga, 865-77.