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Como a realidade virtual revelou uma onda cerebral única que pode impulsionar o aprendizado

Realidade Virtual pode estar produzindo uma nova onda cerebral: a Eta

Enquanto os ratos corriam por uma pequena trave de equilíbrio, parando ocasionalmente para cutucar o nariz em uma fonte de água, seus cérebros sabiam que algo estava errado.

Dentro do hipocampo, região do cérebro que documenta as histórias de sua vida, os neurônios desencadearam um tipo estranho de onda elétrica que percorreu a região, alterando seu ritmo normal.

Veja, os ratos estavam correndo em realidade virtual (VR), tão rica e real que os ratos "adoram entrar e brincar alegremente", disse o Dr. Mayank R. Mehta, da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, e autor sênior de um novo artigo na Nature Neuroscience . E, surpreendentemente, seus cérebros responderam à realidade virtual com atividades únicas que poderiam impactar como aprendemos, lembramos e até tratamos distúrbios de memória como o mal de Alzheimer .

“Esta é uma nova tecnologia com um potencial tremendo”disse Mehta. “Entramos em um novo território.”

Oceanos elétricos do cérebro

Se o cérebro for a Terra, então as regiões do cérebro são países ou territórios individuais.

Dentro de uma região do cérebro, os neurônios costumam formar “governos” que lidam com questões locais. Por exemplo, o córtex visual tem várias camadas que processam gradualmente o que vemos. O córtex motor controla como cada parte de nossos músculos se move. O hipocampo processa memórias de onde estamos no espaço, onde deixamos nossos carros e as chaves e perguntas como " quando foi a última vez que vi meu telefone?"

Para que várias áreas do cérebro se juntem, no entanto, o cérebro tem um truque: ondas elétricas que oscilam em diferentes regiões. Como “diplomatas neurais”, essas ondas carregam uma enorme quantidade de informações pelo cérebro, coordenando atividades neurais distantes e garantindo que cada região esteja na mesma página. Os quatro tipos principais de ondas cerebrais são divididos com base na rapidez com que oscilam, semelhante à frequência com que as ondas quebram na costa, dependendo das condições climáticas.

Você deve ter ouvido falar de alguns. Ondas beta, por exemplo, dominam o cérebro quando você está focado e engajado. As ondas alfa são quando você está relaxando no sofá com uma xícara de chá quente. Outras ondas cerebrais foram testadas como um tratamento para o Alzheimer, mostrando que não são apenas embaixadores que ligam as regiões do cérebro, mas potenciais Médicos Sem Fronteiras disfarçados.

Mas, para os pesquisadores de memória, as ondas teta são o ponto crucial. São ondas relativamente lentas que surgem no cérebro enquanto você sonha acordado, ou no meio de uma grande corrida, ou no chuveiro com a mente totalmente relaxada. As ondas Theta, que fluem sobre o hipocampo, desencadeiam um estado no cérebro que é propenso a um fluxo de ideias - à la "chuva de pensamentos". Esse estado é crítico para nossa capacidade de aprender e memorizar, bem como para a plasticidade, que é a capacidade do cérebro de se adaptar a algo estranho e novo. As ondas Teta trabalham com outras ondas cerebrais para nos ajudar a lembrar memórias pessoais - algo frequentemente perdido no Alzheimer.

“Se esse ritmo é tão importante, podemos usar uma nova abordagem para torná-lo mais forte?” perguntou Mehta. “Podemos reajustá-lo?”

Entre na Realidade Virtual

Então, o que a realidade virtual tem a ver com alguma coisa?

Resposta: um monte. As ondas Teta costumam inundar o hipocampo, o que o ajuda a lembrar coisas relacionadas ao espaço ou como você navega por um espaço. É “por isso que os pacientes com doença de Alzheimer tendem a se perder”, disse Mehta, à medida que as conexões com o hipocampo e seus neurônios são gradualmente danificadas.

A realidade virtual abre todo um mundo de experiências, em um espaço virtual, que poderia “retreinar” o hipocampo. Ao explorar as ondas teta, supuseram os autores, poderíamos diminuir o dano cognitivo em pessoas com demência.

Mas isso é tudo teoria. O primeiro passo foi descobrir como o cérebro responde à realidade virtual.

A equipe primeiro construiu um ambiente virtual que parecia o mais próximo possível do mundo real, sem mergulhar no vale misterioso. E (infelizmente), não, os ratos não usavam fones de ouvido de realidade virtual superminúsculos para roedores. Em vez disso, a configuração foi projetada dentro de uma caixa. Tinha uma passarela de 2,10 metros com faixas coloridas distintas e pistas do ambiente. Pense em uma decoração de casa de palhaço do tipo Santa Cruz-US à beira-mar.

Em uma reviravolta inteligente, a equipe também construiu um cercadinho real que imitava completamente o mundo da realidade virtual, para ver como os cérebros dos ratos reagiam entre a realidade virtual e o mundo real.

Em até sete ratos, a equipe implantou um hiperpropulsor de quase 1.000 eletrodos, cada um muito menor do que a largura de um fio de cabelo humano, em ambos os lados do hipocampo para monitorar a atividade elétrica. Semelhante a estudos anteriores, enquanto os ratos corriam na realidade virtual e na pista do mundo real, a equipe viu ondas teta no hipocampo.

Então ficou estranho. À medida que os ratos corriam mais rápido em realidade virtual - os roedores adoram uma boa corrida -, seus hipocampos começaram a ondular com um padrão peculiar, metade da lentidão das ondas teta normais. Os autores a apelidaram de “banda eta”, algo que mal se viu antes. Eta agia como uma espécie de FitBit interno, só ficando online se os ratos estivessem correndo, mas desaparecendo assim que caíssem no modo viciado em televisão.

Ajustado para Realidade Virtual

Deixando as ondas Eta de lado, os ratos correndo em realidade virtual também aumentaram suas ondas teta em comparação com os que corriam no mundo real.

“Ficamos maravilhados quando vimos esse enorme efeito da experiência de realidade virtual no aprimoramento do ritmo teta”, disse Mehta. Pela primeira vez, parece que a realidade virtual fez com que o processamento no hipocampo ocorresse de forma diferente do que acontece em nossa vida cotidiana.

Uma ideia, disseram os autores, poderia ser que a realidade virtual tinha entradas sensoriais diferentes do mundo real. Ao explorar fisicamente nosso mundo, temos informações de nossa pele, visão, nariz, ouvidos e uma infinidade de outros sentidos, que a realidade virtual não tem. Isso torna ainda mais estranho que a realidade virtual possa estimular as ondas teta - e a onda eta mais lenta - porque na realidade virtual dependemos principalmente da visão para obter feedback.

Mas o que está claro é que o cérebro reage à realidade virtual e ao mundo real de maneiras diferentes. Investigando o porquê, a equipe descobriu que o mesmo neurônio poderia suportar duas ondas cerebrais distintas ao mesmo tempo - teta e eta. Um neurônio se parece com uma beterraba, com "raízes" ricas e densas como entrada, um corpo bulboso e um único ramo de saída. As raízes de entrada são críticas para as ondas teta, mas o corpo bulboso parece suportar ondas eta.

“Isso foi realmente alucinante”, disse Mehta. “Duas partes diferentes do neurônio estão indo em seu próprio ritmo.”

A conclusão? O cérebro é muito mais complexo do que pensávamos. Uma tendência na neurociência é estudar como os ramos de entrada têm cálculos separados do corpo do neurônio, para que possamos compreender e simular melhor nossos cérebros. Com a realidade virtual, os autores encontraram uma ferramenta poderosa.

Deixando de lado a decodificação do cérebro, a descoberta das ondas eta pode mudar o que sabemos sobre as habilidades de aprendizado do cérebro. As ondas Eta, sugerem os autores, podem analisar a atividade dentro do hipocampo em "fluxos paralelos de processamento de informações". Como essas ondas são mais lentas do que as ondas teta típicas de aprendizagem, elas podem potencialmente quebrar pedaços de aprendizagem, permitindo-nos aprender e memorizar mais em realidade virtual.

“A realidade virtual poderia, portanto, ser usada… para tratar problemas de aprendizagem e memória”, disseram os autores.


Por Shelly Xuelai Fan - neurocientista que virou escritora científica. Ela completou seu PhD em neurociência na University of British Columbia, onde desenvolveu novos tratamentos para neurodegeneração. Enquanto estudava cérebros biológicos, ela ficou fascinada com IA e todas as coisas biotecnológicas. 


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