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Pesquisadores fizeram nova descoberta sobre como o cérebro controla o uso de ferramentas com as mãos

Brands&People via Unsplash

Fonte

Universidade de East Anglia

Data

sexta-feira, 14 maio 2021 06:40

Áreas

Biomecânica. Neurociências.

Em estudo liderado pela Universidade de East Anglia (UEA), no Reino Unido, e realizado no Hospital Universitário Norfolk and Norwich, pesquisadores usaram imagens de ressonância magnética para estudar quais partes do cérebro são usadas quando manuseamos ferramentas, como facas, por exemplo. Os cientistas acessaram as imagens de certas regiões do cérebro e tentaram distinguir quando os participantes manusearam as ferramentas de maneira apropriada.

A pesquisa pode abrir caminho para o desenvolvimento de dispositivos neuroprotéticos de próxima geração – membros protéticos que se conectam ao centro de controle do cérebro e ajudam a reabilitar pessoas que perderam a função de seus membros devido a lesões cerebrais.

A Dra. Stephanie Rossit, pesquisadora líder e professora da Escola de Psicologia da UEA, disse: “O surgimento de ferramentas portáteis marca o início de uma grande descontinuidade entre os humanos e nossos parentes primatas mais próximos e é considerada uma característica definidora de nossa espécie. Nossas descobertas podem esclarecer sobre as regiões do cérebro que evoluíram especificamente em humanos”.

“Sabíamos que ver imagens de ferramentas ativa uma região diferente do cérebro do que quando vemos outros tipos de objetos, por exemplo, uma cadeira. Até agora, presumia-se que o cérebro segregava as informações visuais dessa forma para otimizar o processamento das ações associadas às ferramentas. Mas como o cérebro humano controla nossas mãos para segurar objetos 3D, como ferramentas, ainda não está bem compreendido. Queríamos testar se o cérebro humano processa objetos 3D automaticamente em termos de como os seguramos para uso. E queríamos, em particular, descobrir se poderíamos usar sinais de partes específicas do cérebro para distinguir se as pessoas estavam manuseando as ferramentas corretamente – por exemplo, segurando uma faca pelo cabo em vez da lâmina”, explicou a Dra. Stephanie.

“Isso foi realmente desafiador porque o espaço dentro do scanner [de ressonância magnética] é muito pequeno e os participantes precisam ficar realmente imóveis. Então, usamos uma configuração única de ‘ação real’ para apresentar ferramentas 3D e outros objetos. Nossos participantes deitaram no escuro, em uma base feita sob medida com uma mesa giratória montada acima da cintura, para que pudéssemos mostrar objetos 3D e eles pudessem segurá-los. Projetamos e imprimimos em 3D ferramentas de cozinha de uso diário a partir de materiais não magnéticos para que estivessem seguras na ressonância magnética, como uma faca de plástico, um cortador de pizza e uma colher, bem como outro grupo de barras impressas em 3D para representar itens que não eram ferramentas, que usamos como objetos de controle”, continuou a pesquisadora.

O Dr. Ethan Knights, que na época era doutorando e trabalhava com a Dra. Stephanie Rossit, coordenou a coleta de dados e imagens de 20 voluntários no Hospital Universitário Norfolk and Norwich. Na primeira sessão, foi solicitado aos participantes que agarrassem ferramentas 3D ou barras 3D usando a configuração programada no ensaio.

Os mesmos participantes voltaram para uma segunda sessão na qual simplesmente olhavam as fotos de ferramentas e mãos.

“Nós estudamos a atividade cerebral quando os participantes viram imagens de ferramentas e mãos para identificar as partes do cérebro onde a imagem está ‘representada’. Em seguida, usamos o aprendizado de máquina de última geração para verificar se podíamos prever se as pessoas realmente pegavam uma ferramenta pelo cabo ou não. Isso é muito importante porque saber não agarrar um objeto, como uma faca, pela lâmina, é fundamental para o uso bem-sucedido da ferramenta”, disse o Dr. Fraser Smith, também da Escola de Psicologia da UEA.

“Ao contrário do que muitos cientistas pensavam, fomos capazes de prever se uma ferramenta foi apreendida corretamente a partir dos sinais de áreas do cérebro que respondem à visão das mãos e não das áreas visuais que respondem à visão das imagens de ferramentas. É importante ressaltar que os sinais das áreas visuais das mãos só podiam ser usados ​​para prever as ações das mãos com ferramentas, mas não podiam prever as ações correspondentes com os objetos das barras 3D nos casos controle. Isso sugere que as áreas visuais das mãos são especialmente ajustadas para ações com ferramentas”, explicou a Dra. Stephanie Rossit.

“Nossa descoberta muda nosso entendimento fundamental de como o cérebro controla nossas mãos e pode ter implicações importantes para a saúde e a sociedade. Por exemplo, pode ajudar a desenvolver melhores dispositivos ou reabilitação para pessoas que perderam a função de seus membros devido a lesões cerebrais. E pode até permitir que pessoas sem membros controlem próteses com suas mentes. O potencial para interfaces e próteses dirigidas ao cérebro é muito interessante”, acrescentou a pesquisadora.

O estudo foi publicado na revista científica Journal of Neuroscience.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de East Anglia (em inglês).

Fonte: Comunicação, Universidade de East Anglia. Imagem: Brands&People via Unsplash.

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