Os neurocientistas descobriram como o cérebro aprende tarefas físicas, mesmo na ausência de movimento no mundo real.
Pode depender de colocar a mente no ponto de partida correto e estar pronta para executar perfeitamente tudo o que se segue com um processo chamado "ensaio mental".
"Ele está sentado ali pensando, e como ele está pensando, está ficando cada vez melhor ..."
Tanto psicólogos quanto atletas sabem que funciona: nos imaginarmos seguindo rotinas, seja de patinação artística ou de algo mais mundano, aumenta nossas chances de sucesso.
"O ensaio mental é tentador, mas difícil de estudar", diz Saurabh Vyas, estudante de bioengenharia da Universidade de Stanford e principal autor de um novo artigo que aparece em Neurônio. Isso ocorre porque não há uma maneira fácil de espiar o cérebro de uma pessoa, pois ele se imagina correndo para ganhar ou praticando uma performance.
"Foi aqui que pensamos que as interfaces cérebro-máquina poderiam ser essas lentes, porque elas oferecem a capacidade de ver o que o cérebro está fazendo, mesmo quando não está realmente se movendo", diz ele.
Embora existam algumas advertências importantes, os resultados podem apontar o caminho para uma compreensão mais profunda do que é o ensaio mental. Além disso, os pesquisadores acreditam que as descobertas podem levar a um futuro em que as interfaces cérebro-máquina, geralmente consideradas protéticas para pessoas com paralisia, também são ferramentas para entender o cérebro, diz a autora sênior Krishna Shenoy, professora da Escola de Engenharia de Stanford. e membro do Stanford Bio-X e do Stanford Neurosciences Institute.
Do pensamento à ação
A idéia do estudo surgiu enquanto pensava em como as pessoas aprendem a usar interfaces cérebro-máquina para executar uma tarefa, diz Vyas. Em uma configuração típica, uma pessoa - ou, muitas vezes, um macaco - precisa aprender a mover o cursor pela tela do computador usando apenas padrões de atividade no cérebro, não a mão ou outros movimentos. Isso fez com que Vyas se perguntasse se o que as pessoas (ou macacos) aprenderam usando as interfaces cérebro-máquina poderiam, de alguma forma, transferir, de maneira semelhante ao ensaio mental, aos movimentos físicos.
“Ele está sentado ali pensando, e como está pensando que está ficando cada vez melhor” ao mover o cursor, diz Vyas, referindo-se a um dos macacos que estudou. “A questão natural é: o que acontece se você mudar para outro contexto, onde agora ele realmente precisa gerar atividade muscular? Você vê os efeitos desse aprendizado nesse novo contexto? ”
A resposta curta é "sim", o aprendizado mental se transfere para o desempenho físico. Vyas inicialmente ensinou dois macacos equipados com interfaces cérebro-máquina a mover um cursor de um lugar para outro na tela do computador usando apenas suas mentes, depois introduziu uma complicação, chamada rotação visuomotora: que sinais mentais eles usavam anteriormente para mover um cursor para cima agora o moveria em um ângulo, digamos 45 graus no sentido horário.
Os macacos se adaptaram facilmente, e essa adaptação continuou quando eles repetiram a mesma tarefa usando as mãos, em vez da interface cérebro-máquina, para controlar o cursor diretamente. Agora, se os macacos queriam mover o cursor para cima, moviam as mãos 45 graus no sentido horário.
Isso sugeria que os macacos estavam fazendo algo como um ensaio mental, diz Vyas - o que eles aprenderam a fazer em suas mentes, eles poderiam fazer com as mãos.
Alguns experimentos adicionais e uma análise da atividade neural registrada sugerem o motivo: ensaiar a tarefa com uma interface cérebro-máquina colocou padrões de atividade no cérebro dos macacos no lugar certo, para que eles pudessem realizar a mesma tarefa de rotação com seus mãos, mesmo que nunca o tivessem feito antes.
'Uma nova ferramenta'
"Existem diferenças importantes entre o nosso paradigma e o verdadeiro ensaio mental", diz Vyas, e há razões para ser cauteloso ao interpretar os resultados de maneira muito ampla.
Por um lado, você não pode simplesmente pedir a um macaco que imagine concluir uma atividade física, como você poderia fazer com uma pessoa. Por outro lado, ensaiar mentalmente uma tarefa não é o mesmo que usar uma interface cérebro-máquina para fazer isso. No último caso, as pessoas obtêm feedback sobre o que estão fazendo, algo que só podem imaginar no ensaio mental.
"Não podemos provar a conexão sem sombra de dúvida", diz Shenoy, mas "este é um passo importante para entender o que o ensaio mental pode muito bem ser para todos nós".
Os próximos passos, ele e Vyas dizem, são descobrir como o ensaio mental se relaciona à prática com uma interface cérebro-máquina - e como a preparação mental, o ingrediente-chave na transferência dessa prática para os movimentos físicos, se relaciona com o movimento.
Enquanto isso, diz Shenoy, os resultados demonstram o potencial de uma ferramenta totalmente nova para estudar a mente. "É como construir uma nova ferramenta e usá-la para alguma coisa", diz Shenoy. "Usamos uma interface cérebro-máquina para investigar e avançar a ciência básica, e isso é super emocionante".
O financiamento para o estudo veio dos Institutos Nacionais de Saúde, da National Science Foundation, da Ric Weiland Stanford Graduate Fellowship, da Bio-X Bowes Fellowship, da ALS Association, da ALS Association, da Defense Advanced Research Projects Agency, da Simons Foundation e da Howard Hughes Instituto Médico.
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