Realidade virtual de roedores

Para entender como certas enfermidades se manifestam, como o mal de Alzheimer ou outras vinculadas à perda de memória, os pesquisadores fazem exercícios extraordinários. Em geral, essas pesquisas utilizam de animais que possuem cérebros menores e com menos recursos que humanos. Mas há outras consequências interessantes que daí sobrevêm. 

Em um desses trabalhos, ratos foram capazes de se locomover em um ambiente realidade virtual (RV) guiados unicamente por seus pensamentos, em pesquisa liderada pelo neurofísico Mayank Mehta, da Universidade da Califórnia (UCLA). Neste experimento, um mecanismo de inteligência artificial (IA) foi utilizado para analisar a atividade cerebral dos animais. 

No último trabalho deles, publicado na revista Nature, os roedores foram estudados em um labirinto de RV. Eles analisaram a atividade de numerosos neurônios individuais no cérebro de cada rato, encontrando padrões nesses neurônios que desvendaram um mecanismo particular de navegação.

A equipe de pesquisa empregou uma interface cérebro-máquina para capturar a atividade elétrica no hipocampo dos ratos, uma área do cérebro associada à memória espacial e navegação. Essa descoberta auxiliou os roedores a completarem tarefas utilizando apenas seus pensamentos para conseguir recompensas.

O termo "hipocampo" tem origem na palavra latina "hippocampus", que, por sua vez, deriva do grego "hippos" que significa "cavalo" e "kampos" que significa "monstro marinho Campe" (um ser típico da mitologia grega). Seu nome foi atribuído por Giulio Cesare Aranzio, um anatomista do século XVI, que o denominou dessa forma devido à sua semelhança com a forma de um cavalo-marinho. A figura o mostra em uma cabeça humana.

Para inferir a posição dos ratos no mundo de RV com base em sua atividade cerebral, os pesquisadores treinaram um algoritmo de inteligência artificial. Posteriormente, a esteira foi desconectada do ambiente, o que impedia os ratos de se locomoverem fisicamente até o objetivo. O computador, através da IA, traduziu a atividade cerebral dos ratos para guiá-los ao seu destino no mundo virtual.

Os resultados indicam que os ratos possuem memória de localização e que são capazes de “pensarem” em visitar alguns lugares, o que gera alterações mensuráveis na atividade cerebral. Além disso, o experimento demonstrou que a IA consegue interpretar essas intenções a partir de sinais cerebrais.

Para além da relevância no estudo da memória espacial e imaginação em animais, o experimento tem implicações significativas para a vida humana. Essas interfaces cérebro-máquina podem auxiliar pessoas paralisadas a se moverem, controlando dispositivos apropriados com seus pensamentos.

Este estudo pode representar um passo fundamental para o desenvolvimento de terapias para doenças neurológicas, como esquizofrenia e epilepsia, que estão associadas a disfunções no hipocampo. Esta região é uma das primeiras a ser afetada em doenças relacionadas à memória, como o Alzheimer.

A pesquisa também pode contribuir para entender por que indivíduos com danos no hipocampo têm dificuldades não apenas com tarefas espaciais, como encontrar o caminho de casa ou achar um conjunto de chaves perdido, mas também com tarefas de memória, como recordar o que comeram no almoço ou se tomaram sua medicação diária.

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