qualquer pessoa que tenha aprendido a tocar um instrumento musical sabe que traduzir notas em uma folha em movimentos de dedos é eficaz no início, mas gradualmente torna-se mais automático ao longo do tempo. Esta característica amplamente apreciada da Aprendizagem Motora foi descrita em 1967 por Paul Fitts e Michael Posner. Em um livro intitulado desempenho humano, os psicólogos bem conhecidos propuseram três estágios de aprendizagem de habilidades motoras: uma fase cognitiva, uma fase associativa e uma fase autônoma.
na primeira fase, os movimentos são lentos, inconsistentes e ineficientes, e grandes partes do movimento são controladas conscientemente. Na segunda fase, os movimentos tornam-se mais fluidos, confiáveis e eficientes, e algumas partes do movimento são controladas automaticamente. E na terceira fase, os movimentos são precisos, consistentes e eficientes, e o movimento é em grande parte controlado automaticamente. No entanto, não ficou claro exatamente como os diferentes estágios de Aprendizagem Motora mapeiam os sistemas neurais no cérebro.
In a study published in this issue of PLOS Biology, Nicolas Schweighofer of the University of Southern California and Hiroshi Imamizu of the University of Tokyo combined computational modeling with behavioral and functional magnetic resonance imaging (fMRI) data to create a brain-wide map of motor memories with different timescales (Fig. 1). De acordo com os autores, os resultados lançam uma nova luz sobre uma teoria psicológica clássica e podem potencialmente ser usados para melhorar as estratégias para a reabilitação de habilidades motoras após danos cerebrais.
a aprendizagem tem lugar em diferentes regiões do cérebro em diferentes escalas temporais. Os quatro painéis da figura representam constantes de tempo que caracterizam a velocidade das mudanças. Image credit: Hiroshi Imamizu.
no novo estudo, 21 voluntários saudáveis realizaram tarefas de adaptação visual-motora, enquanto a sua actividade cerebral foi medida com fMRI. No início de cada teste, uma cruz branca (cursor) apareceu no centro da tela, e os sujeitos, em seguida, manipulou um joystick para mover o cursor para um círculo vermelho ou azul que apareceu no topo da tela. Mas houve um desfasamento visual-motor: o cursor foi girado em 40 graus em relação à direção de movimento real. Ao longo do tempo, os sujeitos aprenderam a adaptar-se a esta rotação ajustando o movimento do joystick na direção oposta.
os dados comportamentais revelaram vários estágios de aprendizagem motora, com rápida adaptação ocorrendo dentro de blocos de nove ensaios e adaptação lenta ocorrendo através dos blocos. Os pesquisadores então desenvolveram um modelo para determinar quais sistemas neurais estavam envolvidos nas diferentes fases da Aprendizagem Motora. Eles descobriram que a aprendizagem rápida que ocorreu em cinco segundos foi associada com a atividade nas regiões do cérebro frontal e parietal. Em contraste, a aprendizagem intermediária entre dois minutos e cerca de uma hora e meia foi associada com a atividade na região anterior do lobo parietal inferior. O estágio de aprendizagem mais lento, que se desenrolou ao longo de horas, foi associado com a atividade na parte anterior à média do cerebelo—uma região do cérebro que desempenha um papel importante no controle motor.
estes achados são consistentes com pesquisas passadas mostrando que as regiões frontais estão envolvidas em estágios iniciais de aprendizagem de atenção, excitação, análise de movimento visual, memória de trabalho espacial, memória de movimentos da mão, e planejamento de movimento. Do mesmo modo, as regiões parietais são conhecidas por desempenhar um papel nas fases iniciais de aprendizagem da rotação mental e visual-motora. Em conjunto, os resultados sugerem que as fases cognitivas e associativas iniciais da Aprendizagem Motora recrutam regiões do cérebro frontal e parietal, enquanto que a fase final da aprendizagem autónoma depende do cerebelo anterior-medial. Assim, combinando múltiplas técnicas complementares, os pesquisadores forneceram informações mais profundas sobre uma teoria psicológica clássica e influente proposta há várias décadas.