Notícia

Como o cérebro percebe a posição e o movimento do corpo?

Alessandro Marin Vargas, EPFL

Fonte

EPFL | Escola Politécnica Federal de Lausanne

Data

segunda-feira, 8 abril 2024 19:20

Áreas

Bioengenharia. Biologia. Biomecânica. Computação. Engenharia Biomédica. Física Médica. Inteligência Artificial. Neurociências. Processamento de Sinais.

Como o cérebro humano conhece a posição e o movimento das diferentes partes do corpo? O sentido é conhecido como propriocepção e é algo como um ‘sexto sentido’, que nos permite mover-nos livremente sem vigiar constantemente os nossos membros.

A propriocepção envolve uma rede complexa de sensores embutidos em nossos músculos que transmitem informações sobre a posição e o movimento dos membros de volta ao nosso cérebro. No entanto, pouco se sabe sobre como o cérebro reúne os diferentes sinais que recebe dos músculos.

Um novo estudo liderado pelo Dr. Alexander Mathis, pesquisador da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, lançou luz sobre a questão, explorando como o cérebro cria uma sensação coesa de posição e movimento corporal. Publicado na revista científica Cell, o estudo foi realizado pelos doutorandos Alessandro Marin Vargas, Axel Bisi e Alberto Chiappa, com dados experimentais de Chris Versteeg e do Dr. Lee Miller , da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos.

“Acredita-se amplamente que os sistemas sensoriais deveriam explorar as estatísticas do mundo e esta teoria poderia explicar muitas propriedades dos sistemas visual e auditivo”, disse o Dr. Alexander Mathis. “Para generalizar esta teoria para a propriocepção, usamos simuladores musculoesqueléticos para calcular as estatísticas dos sensores distribuídos”.

Os pesquisadores usaram a modelagem musculoesquelética para gerar sinais do eixo muscular no membro superior para gerar um “repertório de movimentos naturalistas em grande escala”. Eles então usaram esse repertório para treinar milhares de modelos de redes neurais ‘orientados por tarefas’ em dezesseis tarefas computacionais, cada uma das quais refletindo uma hipótese científica sobre os cálculos realizados pela via proprioceptiva, que inclui partes do tronco cerebral e do córtex somatossensorial.

A abordagem permitiu à equipe analisar de forma abrangente como diferentes arquiteturas de redes neurais e tarefas computacionais influenciam o desenvolvimento de representações ‘semelhantes ao cérebro’ de informações proprioceptivas. Eles descobriram que os modelos de redes neurais treinados em tarefas que predizem a posição e a velocidade dos membros foram mais eficazes, sugerindo que o cérebro prioriza a integração da entrada distribuída do eixo muscular para compreender o movimento e a posição do corpo.

A pesquisa destacou o potencial da modelagem orientada a tarefas na neurociência. Ao contrário dos métodos tradicionais que se concentram na previsão direta da atividade neural, os modelos orientados por tarefas podem oferecer insights sobre os princípios computacionais subjacentes ao processamento sensorial.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola Politécnica Federal de Lausanne (em inglês).

Fonte: Nik Papageorgiou, EPFL. Imagem: Modelo de braço humano com músculos segurando um cérebro criado no MyoSuite. Fonte: Alessandro Marin Vargas, EPFL.

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