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Pesquisas conduzidas pelo Neurocientista Miguel Angelo L. Nicolelis chefe do departamento de Bioengenharia medica Duke University indicam que os cérebros dos macacos são sincronizados enquanto colaboram para executar uma tarefa motora. Os níveis de sincronicidade no córtex motor são influenciados pela proximidade e status social.

Embora seu objetivo e função ainda sejam amplamente desconhecidos, alguns neurocientistas acreditam que os neurônios-espelho no cérebro sejam centrais para a maneira como os seres humanos se relacionam.

Deficiências nos neurônios-espelho também podem desempenhar um papel no autismo e em outros distúrbios que afetam as habilidades sociais. 

Os cientistas mostraram anteriormente que, quando um animal observa outro executando uma tarefa motora, como buscar comida, os neurônios-espelho no córtex motor do cérebro do observador começam a disparar como se o observador também estivesse procurando comida.

Uma nova pesquisa da Duke publicada em 29 de março na revista Scientific Reports sugere que o espelhamento em macacos também é influenciado por fatores sociais, como proximidade com outros animais, hierarquia social e competição por alimentos.

A equipe da Duke descobriu que, quando pares de macacos interagiam durante uma tarefa social, os cérebros dos dois animais mostravam episódios de alta sincronização, nos quais grupos de neurônios no córtex motor de cada animal tendiam a disparar ao mesmo tempo.

Esse fenômeno é conhecido como sincronização cortical entre os cérebros. “Acreditamos que nosso estudo tem o potencial de abrir um novo campo de investigação completo na neurociência moderna, demonstrando que mesmo as funções mais simples do córtex motor, como a criação de movimentos corporais, são fortemente influenciadas pelo tipo de relacionamento social entre os animais participantes”, disse o autor sênior Miguel Nicolelis, MD, Ph.D.

Anteriormente, os neurocientistas haviam limitado seus estudos a registrar a atividade cerebral em um animal por vez. O que torna essa pesquisa única, disse Nicolelis, é que a equipe da Duke criou um sistema sem fio multicanal para registrar a atividade elétrica de centenas de neurônios nos córtices motores de dois macacos simultaneamente, enquanto interagiam no mesmo espaço.

“Durante décadas, os pesquisadores suspeitaram que a sincronia cortical pode desempenhar um papel nas funções perceptivas e cognitivas”, disse Daofen Chen, Ph.D., do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame (NINDS), um dos financiadores da pesquisa. ” Este estudo introduziu um novo paradigma e abre as portas para a compreensão de uma nova dimensão social da função dos circuitos cerebrais por trás dessa sincronia “.

Durante uma tarefa, um macaco, chamado passageiro, estava sentado em uma cadeira de rodas eletrônica programada para receber uma recompensa do outro lado da sala, uma uva fresca.

Um segundo macaco, o observador, também estava na sala assistindo a trajetória do primeiro macaco em direção à recompensa. A atividade elétrica no córtex motor do cérebro de cada macaco foi registrada simultaneamente.

Uma análise mostrou que, quando o passageiro viajava pela sala sob o olhar atento do observador, grupos de neurônios em seus córtices motores mostravam episódios de sincronização.

Os pesquisadores descobriram que esses episódios de sincronização cortical entre os cérebros (ICS) poderiam prever a localização da cadeira de rodas do passageiro na sala, bem como sua velocidade.

A atividade cerebral também poderia prever a proximidade dos animais, bem como a proximidade do passageiro com a recompensa. A descoberta mais convincente, disseram eles, foi que o ICS poderia prever outro parâmetro social chave – a classificação dos macacos na colônia.

Durante as tarefas em que o macaco mais dominante da colônia estava viajando em direção à recompensa sob a observação de um animal de classificação inferior, a magnitude do ICS crescia constantemente à medida que o passageiro se aproximava do observador

A sincronização atingiu o pico quando os animais estavam a cerca de um metro de distância – perto o suficiente para que um pudesse esticar um braço para arrumar o outro, ou atacar.  

Mas quando um macaco de baixo escalão foi o passageiro e o macaco dominante estava observando, o ICS não aumentou à medida que os macacos se aproximaram, sugerindo que a classificação social desempenha um papel na sincronização cerebral.

Os pesquisadores acreditam que episódios de ICS foram gerados pela ativação simultânea de neurônios-espelho no cérebro do passageiro e do observador. Eles propõem correlações semelhantes entre a sincronia cerebral e a interação social, que também podem ocorrer durante as interações sociais humanas.

As descobertas podem levar a novos diagnósticos ou tratamentos para condições em que o espelhamento neuronal pode não seguir padrões típicos, como sugerido no autismo, disseram eles. Medir o ICS em humanos também pode revelar quão bem os grupos trabalham juntos e até que tipos de treinamento melhoram a sincronia cerebral e o trabalho em equipe.

“Usando uma versão não invasiva dessa abordagem, podemos quantificar o quão bem atletas profissionais, músicos ou dançarinos estão trabalhando juntos ou se uma audiência está envolvida no que está vendo, ouvindo ou imaginando“, disse Nicolelis. “Isso pode ser valioso para qualquer tarefa social que exija a sincronização de muitos indivíduos para melhorar a coesão social“.

Nicolelis planeja explorar a sincronia cerebral em pessoas através de ensaios futuros na Duke usando ressonância magnética funcional e capas de eletrodos. Além de Nicolelis, os autores do estudo incluíram Po-He Tseng, Sankaranarayani Rajangam, Gary Lehew e Mikhail A. Lebedev.            

A pesquisa foi apoiada pela Fundação Hartwell, NINDS (R01NS073952) e pelo Instituto Nacional de Saúde Mental (DP1MH099903), ambos parte dos Institutos Nacionais de Saúde do EUA.

Miguel Angelo L. Nicolelis – Neurocientista | Chefe do Departamento de Bioengenharia Médica Duke Univesity

Esta pesquisa: Interbrain cortical synchronization encodes multiple aspects of social interactions in monkey pairs, pode ser lida na íntegra (em inglês) pelo endereço eletrônico da Revista Nature: https://www.nature.com/articles/s41598-018-22679-x