As demandas de flexibilidade influenciam o envolvimento do córtex motor na execução de sequências motoras, descobriu um estudo com ratos

O córtex motor faz parte do cérebro dos mamíferos e é conhecido por apoiar o planejamento e controle dos movimentos voluntários do corpo. Alguns estudos anteriores de neurociências, no entanto, descobriram que o córtex motor pode não ser necessário para a execução de algumas habilidades e sequências motoras aprendidas, levantando a questão de quando e como é recrutado.

Pesquisadores da Universidade de Harvard realizaram recentemente um estudo em ratos para responder a esta questão. Seu artigo, publicado em Neurociência da Naturezamostra que o envolvimento do córtex motor na execução da sequência motora depende da extensão em que uma determinada tarefa requer flexibilidade.

“Descobrimos anteriormente que o córtex motor não é necessário para gerar habilidades ou sequências motoras altamente automatizadas”, disse Bence P. Ölveczky, autor sênior do artigo, ao Medical Xpress.

“Isso foi um afastamento da sabedoria comum, que presumia que as habilidades motoras aprendidas são armazenadas no córtex motor. Se for esse o caso, porém, quando o córtex motor é necessário para gerar sequências motoras?”

Com base nas suas pesquisas anteriores, os investigadores decidiram explorar se e como o córtex motor está envolvido na geração de sequências em resposta a sinais sensoriais. Eles levantaram a hipótese de que esta região do cérebro transmite informações processadas em circuitos corticais (por exemplo, o significado de um determinado estímulo) para centros motores subcorticais no cérebro.

Para testar esta hipótese, Ölveczky e seus colegas realizaram uma série de experimentos envolvendo ratos adultos. Esses ratos foram treinados para “tocar” um pequeno piano com apenas três teclas, produzindo sequências de três notas.

“Havia dois contextos: num contexto, os ratos só tinham de realizar uma sequência específica”, explicou Ölveczky. “Isso equivale a você aprender e treinar demais em uma única peça de piano por semanas e meses. Você se torna realmente bom, ou ‘automático’, como chamamos.”

Na segunda condição experimental, os ratos ainda foram treinados nesta sequência, mas aprenderam a gerar outras sequências de três elementos que mudavam a cada tentativa. Essas sequências dependiam de pistas instrutivas fornecidas aos ratos, que eles já haviam aprendido a interpretar.

“A analogia aqui é com um pianista que lê partituras e produz sequências de ação baseadas em pistas (isto é, notas musicais em uma partitura) que aprenderam a interpretar”, disse Ölveczky.

“Nós então lesionamos o córtex motor e descobrimos que os animais que aprenderam sequências únicas de overtraining não foram afetados, enquanto os ratos que tiveram que interpretar sinais para acertar a sequência foram muito afetados”.

Esses experimentos produziram vários insights interessantes. Em primeiro lugar, os investigadores descobriram que os ratos sem córtex motor ainda conseguiam reproduzir a sequência em que foram treinados em excesso.

Isto confirmou as descobertas anteriores da equipe, que sugeriam que a execução de sequências motoras que foram praticadas extensivamente, e que assim se tornaram automáticas, não é apoiada pelo córtex motor. Em contraste, a capacidade de gerar novas sequências em resposta a sinais específicos, o que requer maior flexibilidade, parece ser apoiada pelo córtex motor.

Curiosamente, os investigadores descobriram que a sequência de overtraining, que era independente do córtex motor quando treinada isoladamente, tornou-se dependente do córtex motor quando treinada juntamente com sequências mais flexíveis.

“Para manter a analogia do pianista, este é o caso quando, de manhã, você treina (excessivamente) a peça que vai tocar para o concerto, mas à noite você também toca músicas diferentes da partitura”, disse Ölveczky. “Isso é interessante para nós porque sugere que o mesmo comportamento pode ser implementado em diferentes circuitos cerebrais, dependendo de como é aprendido”.

Essencialmente, os investigadores descobriram que se uma sequência for aprendida juntamente com outras e apoiada pelos mesmos movimentos, torna-se dependente do córtex motor. No entanto, se os movimentos especializados utilizados para aprender uma sequência específica não forem reutilizados noutros contextos, o cérebro parece consolidar este comportamento em circuitos subcorticais.

“Acreditamos que isto é possível porque a progressão de comportamentos mecânicos e altamente estereotipados pode ser definida inequivocamente em termos de comportamento passado”, disse Ölveczky.

“Tudo o que o cérebro precisa fazer é conectar a ação passada à ação futura. Mas se o mapeamento entre a ação passada e a ação futura for ambíguo e depender de sinais ambientais, então o córtex é envolvido. Isso tem implicações na forma como praticamos e aprendemos os nossos próprios habilidades.”

O estudo recente de Ölveczky e seus colegas oferece informações valiosas que podem informar futuros métodos de aprendizagem. Especificamente, sugere que o overtraining numa única sequência motora pode impedir os alunos de reutilizar os movimentos que aprenderam noutros contextos e de produzir comportamentos diferentes.

“Evitar esta inflexibilidade pode ser a razão pela qual bons professores de piano nunca farão com que você pratique a mesma peça repetidamente, mas em vez disso intercalarão outros exercícios, como escalas e estudos”, acrescentou Ölveczky. “Em nossos próximos estudos, queremos explorar ainda mais a lógica de como os circuitos neurais geram habilidades aprendidas sob diferentes condições”.

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