Como o cérebro ignora informações que distraem para coordenar os movimentos

Como o cérebro ignora informações que distraem para coordenar os movimentos

A pesquisa mais recente tem implicações para a compreensão de distúrbios sensoriais e para a construção de melhores próteses e robôs que podem ajustar seus movimentos com base no que tocam.

LA JOLLA—Enquanto você lê este artigo, os receptores de toque em sua pele estão sentindo seu ambiente. Suas roupas e joias, a cadeira em que você está sentado, o teclado do computador ou dispositivo móvel que você está usando, até mesmo seus dedos quando eles se roçam involuntariamente – cada toque ativa coleções de células nervosas. Mas, a menos que um estímulo seja particularmente inesperado ou necessário para ajudá-lo a orientar seus próprios movimentos, seu cérebro ignora muitas dessas entradas.

Agora, os pesquisadores de Salk descobriram como os neurônios em uma pequena área do cérebro dos mamíferos ajudam a filtrar sinais perturbadores ou perturbadores – especificamente das mãos – para coordenar movimentos hábeis. Seus resultados, publicados na revista Ciência em 14 de outubro de 2021, pode ter aulas sobre como o cérebro também filtra outras informações sensoriais.

“Essas descobertas têm implicações não apenas para obter uma melhor compreensão de como nosso sistema nervoso interage com o mundo, mas também para nos ensinar como construir próteses e robôs melhores e como reparar de forma mais eficaz os circuitos neurais após doenças ou lesões”, diz Eiman Azim, professor assistente no Laboratório de Neurobiologia Molecular de Salk e na Cadeira de Desenvolvimento de William Scandling.

Os cientistas sabem há muito tempo que a entrada das mãos é necessária para coordenar movimentos hábeis, desde jogar uma bola até tocar um instrumento musical. Em um experimento clássico, voluntários com dedos anestesiados e dormentes acharam extremamente difícil pegar e acender um fósforo.

“Há um equívoco comum de que o cérebro envia um sinal e você apenas executa o movimento resultante”, diz Azim. “Mas, na realidade, o cérebro está constantemente incorporando informações de feedback sobre o estado de seus membros e dedos e ajustando sua saída em resposta.”

Se o cérebro respondesse a todos os sinais do corpo, rapidamente ficaria sobrecarregado – como acontece com alguns distúrbios do processamento sensorial. Azim e seus colegas queriam identificar exatamente como um cérebro saudável consegue escolher quais sinais táteis levar em conta para coordenar movimentos hábeis como a manipulação de objetos.

Eles usaram uma combinação de ferramentas em camundongos para estudar células dentro de uma pequena área no tronco cerebral chamada núcleo cuneiforme, que é a primeira área em que os sinais da mão entram no cérebro. Embora se soubesse que a informação sensorial passa pelo núcleo cuneiforme, a equipe descobriu que um conjunto de neurônios nessa região realmente controla quanta informação das mãos eventualmente passa para outras partes do cérebro. Ao manipular esses circuitos para permitir um feedback mais ou menos tátil, a equipe de Azim pode influenciar como os ratos executam tarefas hábeis – como puxar uma corda ou aprender a distinguir texturas – para ganhar recompensas.

“O núcleo cuneiforme é muitas vezes referido como uma estação retransmissora, como se a informação estivesse apenas passando por ele”, diz o pesquisador da equipe James Conner, primeiro autor do novo artigo. “Mas acontece que a informação sensorial está realmente sendo modulada nessa estrutura.”

Conner e Azim mostraram como diferentes partes do córtex em camundongos – a região responsável pelo comportamento adaptativo mais complexo – podem, por sua vez, controlar os neurônios do cuneiforme para ditar o quão forte eles estão filtrando as informações sensoriais das mãos.

Hoje, apesar de décadas de trabalho, a maioria das próteses e robôs luta para ter dedos ágeis e realizar pequenos e precisos movimentos manuais. Azim e Conner dizem que seu trabalho pode ajudar a informar o design de melhores processos para integrar informações sensoriais de dedos artificiais nesses tipos de sistemas para melhorar sua destreza. Também pode ter implicações para a compreensão dos distúrbios do processamento sensorial ou para solucionar o que está errado no cérebro quando o fluxo de informações sensoriais é desequilibrado.

“Os sistemas sensoriais evoluíram para ter uma sensibilidade muito alta, a fim de maximizar as respostas de proteção a ameaças externas. Mas nossas próprias ações podem ativar esses sistemas sensoriais, gerando sinais de feedback que podem atrapalhar nossas ações pretendidas”, diz Conner.

“Somos constantemente bombardeados com informações do mundo, e o cérebro precisa de maneiras de decidir o que acontece e o que não acontece”, diz Azim. “Não é apenas feedback tátil, mas visual, olfativo e auditivo, temperatura e dor – as lições que estamos aprendendo sobre esse circuito provavelmente se aplicam de maneira geral a como o cérebro modula esses tipos de feedback também.”

Outros autores incluem Andrew Bohannon, Masakazu Igarashi, James Taniguchi e Nicholas Baltar de Salk.

DOI: 10.1126/science.abh1123