De acordo com um estudo de investigadores da Universidade de Coimbra (UC) e da Universidade de Carnegie Mellon, o cérebro humano possui um sistema especializado que monta movimentos de forma surpreendentemente sistemática. Esta montagem decorre numa área do cérebro junto à orelha esquerda, onde está o ‘centro de comando de operações’ para o manuseamento de objetos. Os dados revelados pela investigação podem vir a ter importantes implicações na robótica, em interfaces cérebro-máquina e em défices de ação causados por lesões cerebrais.
O estudo mostra que, tal como as palavras de uma língua podem ser formadas a partir da recombinação das letras do alfabeto, também todo o repertório de ações manuais humanas pode ser construído a partir de um número reduzido de elementos básicos.
Os investigadores recorreram a modelação computacional de dados de ressonância magnética funcional para demonstrar que uma região do cérebro chamada giro supramarginal (SMG) – situada no lobo parietal inferior esquerdo e já conhecida pelo seu papel no planeamento de ações dirigidas a objetos – constrói representações de ações complexas a partir da recombinação de um conjunto limitado de padrões coordenados de movimento dos dedos, mãos, pulsos e braços. Os cientistas designam estes padrões de movimento por “sinergias cinemáticas”.
Por exemplo, a postura da mão ao usar uma tesoura é semelhante à postura para utilizar um alicate, apesar de tesouras e alicates terem funções muito diferentes. Pelo contrário, mesmo que uma tesoura e um x-ato possam ser usados com o mesmo objetivo, a forma de segurar cada um destes objetos é bastante distinta. Neste contexto, foi possível perceber que a atividade no SMG apresenta representações muito semelhantes para objetos que implicam posturas manuais semelhantes.
Quando usamos as mãos para agarrar objetos, não precisamos de ‘pensar’ na construção da ação a partir das suas partes elementares, tal como um falante nativo não precisa de pensar na forma de pronunciar as palavras que quer usar. Os processos mediados pelo giro supramarginal estão sempre a funcionar automaticamente em segundo plano, fora do foco da nossa atenção consciente.
“Tal como as regiões cerebrais responsáveis pela linguagem combinam sons, ou fonemas, para formar palavras, o cérebro também combina sinergias cinemáticas para formar ações complexas dirigidas a objetos. A partir deste conjunto fechado de elementos básicos, o cérebro constrói todo o repertório de ações que podem ser realizadas com a mão humana”, explica a autora principal do estudo, Leyla Caglar, que liderou esta investigação enquanto bolseira de pós-doutoramento na Universidade de Carnegie Mellon e na Universidade de Coimbra.
“Estes resultados apoiam a ideia de que o giro supramarginal funciona como um centro de montagem, combinando elementos básicos das ações em sequências mais complexas e funcionais”, acrescenta a investigadora, que está atualmente no Centro Médico do Monte Sinai (Estados Unidos).
Embora a noção de que o cérebro utiliza uma estrutura combinatória de sinergias motoras não seja nova, as evidências apresentadas por este estudo têm implicações profundas para a robótica e para o desenvolvimento de interfaces cérebro-computador eficazes. “Se conseguirmos mapear estas sinergias diretamente a partir da atividade neural, poderemos construir interfaces cérebro-máquina mais eficientes, que permitam aos utilizadores controlar próteses com maior naturalidade, precisão e flexibilidade”, afirma o coautor do estudo e neurocientista da Universidade de Coimbra, Jorge Almeida. “Isto aproxima-nos também da criação de sistemas artificiais capazes de agir com agilidade, eficiência e inteligência comparáveis às humanas”, acrescenta.
A descoberta pode igualmente oferecer novas perspetivas sobre distúrbios como a apraxia, uma condição neurológica em que os pacientes perdem a capacidade de utilizar objetos corretamente, apesar de conseguirem reconhecê-los.
“Tal como uma falha na capacidade de combinar sons da linguagem em palavras compromete a fala, lesões nesta área do cérebro podem dificultar o planeamento e a execução de ações complexas com objetos”, elucida o docente e investigador da Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação da UC e diretor do Proaction Lab.
“Este estudo leva-nos um passo mais perto de compreender os princípios fundamentais da organização cerebral que tornam possível o uso humano de ferramentas”, conclui Leyla Caglar.
A investigação foi financiada por bolsas do National Institute of Health, do Pennsylvania Department of Health e do Conselho Europeu de Investigação.
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