Como o cérebro muda quando domina uma nova habilidade

Pesquisadores da Universidade de Pittsburgh e da Universidade Carnegie Mellon publicaram recentemente um artigo que revela o que acontece no cérebro à medida que os alunos progridem de iniciante a especialista

Dominar uma nova habilidade – seja um esporte, um instrumento ou uma habilidade – exige tempo e treinamento. Embora se entenda que um cérebro saudável é capaz de aprender essas novas habilidades, o modo como o cérebro muda para desenvolver novos comportamentos é um relativo mistério. Um conhecimento mais preciso desse circuito neural subjacente pode, eventualmente, melhorar a qualidade de vida dos indivíduos que sofreram danos cerebrais, permitindo que eles reaprendam mais facilmente as tarefas cotidianas.

Pesquisadores da Universidade de Pittsburgh e da Universidade Carnegie Mellon (CMU, em inglês) publicaram recentemente um artigo na PNAS que revela o que acontece no cérebro à medida que os alunos progridem de iniciante a especialista. Eles descobriram que novos padrões de atividade neural emergem com o aprendizado a longo prazo e estabelecem uma ligação causal entre esses padrões e novas habilidades comportamentais.

Foi realizado pelo Centro de Bases Neurais da Cognição, um programa de pesquisa e educação interinstitucional que aproveita os pontos fortes de Pitt na neurociência básica e clínica e na bioengenharia, com os da CMU na neurociência cognitiva e computacional.

O projeto foi coorientado por Aaron Batista, professor associado de bioengenharia da Pitt; Byron Yu, professor associado de engenharia elétrica e de computação e engenharia biomédica na CMU; e Steven Chase, professor associado de engenharia biomédica e do Instituto de Neurociências da CMU. O trabalho foi liderado Emily Oby.

“Nós usamos uma interface cérebro-computador (ICC), que cria uma conexão direta entre a atividade neural do nosso sujeito e o movimento de um cursor de computador”, disse Oby. “Nós registramos a atividade de cerca de 90 unidades neurais na região do braço do córtex motor primário de macacos Rhesus, enquanto eles executaram uma tarefa que exigia que eles movessem o cursor para alinhar com os alvos no monitor.”

Para determinar se os macacos formariam novos padrões neurais conforme aprendiam, o grupo de pesquisa encorajou os animais a tentar uma nova habilidade da interface cérebro-computador e então comparou essas gravações com os padrões neurais pré-existentes.

“Primeiro, apresentamos ao macaco o que chamamos de ‘mapeamento intuitivo’ de sua atividade neural, para isso utilizamos o cursor que mostrou a forma como seus neurônios disparam naturalmente e, isso não requer nenhum aprendizado”, disse Oby. “Nós, então, induzimos o aprendizado introduzindo uma habilidade na forma de um novo mapeamento que exigia que o sujeito aprendesse quais padrões neurais eles precisavam produzir para mover o cursor.”

Como aprender a maioria das habilidades, a tarefa do interface cérebro-computador do grupo levou várias sessões de prática e um pouco de treinamento ao longo do caminho.

“Descobrimos que, depois de uma semana, nosso participante foi capaz de aprender a controlar o cursor”, disse Batista. “Isso é impressionante porque, por construção, sabíamos desde o início que eles não tinham os padrões de atividade neural necessários para executar essa habilidade. Com certeza, quando olhamos novamente para a atividade neural depois de aprender, vimos que novos padrões de atividade neural haviam aparecido, e esses novos padrões são o que permitiram ao macaco realizar a tarefa”.

Essas descobertas sugerem que o processo para os humanos dominarem uma nova habilidade também pode envolver a geração de novos padrões de atividade neural.

“Embora estejamos olhando para essa tarefa específica em animais, acreditamos que talvez seja assim que o cérebro aprende muitas coisas novas”, disse Yu. “Considere aprender a destreza do dedo necessária para tocar uma peça complexa no piano. Antes da prática, seu cérebro pode ainda não ser capaz de gerar os padrões de atividade apropriados para produzir os movimentos desejados dos dedos”.

“Acreditamos que a prática estendida cria nova conectividade sináptica que leva diretamente ao desenvolvimento de novos padrões de atividade que permitem novas habilidades”, disse Chase. “Achamos que esse trabalho se aplica a qualquer pessoa que queira aprender – seja um indivíduo com paralisia aprendendo a usar uma interface cérebro-computador ou um sobrevivente de Acidente Vascular Cerebral (AVC) que deseja recuperar a função motora normal. Se pudermos olhar diretamente para o cérebro durante a aprendizagem motora, acreditamos que podemos projetar estratégias de neurofeedback que facilitem o processo que leva à formação de novos padrões de atividade neural”.

Fonte: Universidade de Pittsburgh/Neurosciencenews