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A realidade virtual pode ajudar a impulsionar os ritmos do cérebro ligados à aprendizagem e à memória

Uma descoberta nova nos ratos mostra que o cérebro responde diferentemente em ambientes immersive da realidade virtual contra o mundo real. Encontrar poderia ajudar cientistas a compreender como o cérebro reune a informação sensorial das fontes diferentes para criar uma imagem coesiva do mundo em torno de nós. Poderia igualmente pavimentar a maneira para “a terapia da realidade virtual” para a aprendizagem e as desordens memória-relacionadas que variam incluindo ADHD, autismo, doença de Alzheimer, epilepsia e depressão.

Mayank Mehta, PhD, é a cabeça de W.M. Keck Centro para Neurophysics e um professor nos departamentos de física, de neurologia, e de elétrico e engenharia informática no UCLA. Seus estudos de laboratório uma região do cérebro chamaram o hipocampo, que é um motorista preliminar da aprendizagem e da memória, incluindo a navegação espacial. Para compreender seu papel na aprendizagem e na memória, o hipocampo estêve estudado extensivamente nos ratos enquanto executam tarefas espaciais da navegação.

Quando os ratos andam ao redor, os neurônios nesta parte do cérebro sincronizam sua actividade elétrica a uma taxa de 8 por segundo dos pulsos, ou 8 hertz. Este é um tipo de onda de cérebro conhecido como de “o ritmo teta,” e descobriu-se mais de seis décadas há.

Os rompimentos ao ritmo de teta igualmente danificam a aprendizagem e a memória do rato, incluindo a capacidade para aprender e recordar uma rota através de um labirinto. Inversamente, um ritmo de teta mais forte parece melhorar a capacidade do cérebro para aprender e reter a informação sensorial.

Conseqüentemente, os pesquisadores especularam que as ondas de teta de impulso poderiam melhorar ou restaurar funções da aprendizagem e de memória. Mas até aqui, ninguém pôde reforçar estas ondas de cérebro.

Se esse ritmo é tão importante, podemos nós usar uma aproximação nova para fazê-la mais forte? Podemos nós re-ajustamo-lo?”

Dr. Mayank Mehta, PhD, cabeça de W.M. Keck Centro para Neurophysics e professor nos departamentos de física, de neurologia, e de elétrico e engenharia informática no UCLA

Dano aos neurônios no hipocampo pode interferir com a percepção do pessoa do espaço - “porque os pacientes da doença de Alzheimer tendem a obter perdidos,” diz o Dr. Mehta. Diz que suspeitou que o ritmo de teta pôde jogar um papel nesta percepção. Para testar essa hipótese, o Dr. Mehta e seus colegas inventaram um ambiente immersive da realidade virtual para os ratos que fosse distante mais immersive do que VR disponível no comércio para seres humanos.

O VR permite que os ratos ver seus próprios membros e sombras, e elimina determinadas sensações inquietantes tais como os atrasos entre o movimento principal e as mudanças da cena que podem fazer povos tontos.

“Nosso VR é assim que obrigando,” o Dr. Mehta diz, “que os ratos amam saltar dentro e jogar feliz jogos.”

Para medir os ritmos do cérebro dos ratos, os pesquisadores colocaram os eléctrodos minúsculos, diluidor do que um cabelo humano, no cérebro entre os neurônios.

“Despeja que as coisas surpreendentes acontecem quando o rato está na realidade virtual,” dizem o Dr. Mehta. “Vai à fonte virtual e bebe a água, toma uma sesta lá, olha ao redor e explora o espaço como se é real.”

Notàvel, o Dr. Mehta diz, o ritmo de teta torna-se consideravelmente mais forte quando os ratos são executado no espaço virtual em comparação com seu ambiente natural

“Nós fomos fundidos ausentes quando nós vimos este efeito enorme da experiência de VR no realce do ritmo de teta,” ele dizemos.

Esta descoberta sugere que o ritmo original seja um indicador de como o cérebro distingue se uma experiência é real ou simulada. Por exemplo, como você anda para uma entrada, a entrada de seus olhos mostrará a entrada que obtem maior. “Como eu me conheço tomei uma etapa e não é a parede que vem em mim?” O Dr. Mehta diz.

Resposta: O cérebro usa a outra informação, tal como a SHIFT do balanço de um pé ao outro, a aceleração de sua cabeça através do espaço, o parente muda nas posições de outros objetos estacionários em torno de você, e mesmo no sentimento do ar que move-se contra sua face para decidir que você se está movendo, não a parede.

Por outro lado, uma pessoa “que move-se” através de um mundo da realidade virtual experimentaria um grupo muito diferente de estímulos.

“Nosso cérebro está fazendo constantemente este, está verificando todos os tipos das coisas,” o Dr. Mehta diz. Os ritmos de teta diferentes, diz, pode representar as maneiras diferentes que as regiões do cérebro comunicam um com o otro em processo de recolher toda esta informação.

Quando olharam mais perto, a equipe do Dr. Mehta igualmente descobriu algo mais surpreendente. Os neurônios consistem em um corpo de pilha compacto e em umas gavinhas longas, chamados as dendrites, que serpenteiam para fora e formam conexões com outros neurônios. Quando os pesquisadores mediram a actividade no corpo de pilha de um cérebro do rato que experimenta a realidade virtual, encontraram um ritmo elétrico diferente comparado com o ritmo nas dendrites. “Que era realmente mente que funde,” o Dr. Mehta disse. “Duas porções diferentes do neurônio estão indo em seu próprio ritmo.”

Os pesquisadores dublaram este ritmo nunca-antes-visto “eta.” Despejou este ritmo não foi limitado ao ambiente da realidade virtual: com colocação extremamente precisa do eléctrodo, os pesquisadores podiam então detectar o ritmo novo nos ratos que andam em torno de um ambiente real. Estando em VR, contudo, reforçou o ritmo do eta - algo nenhum outro estudo nos sessenta anos passados pôde fazer tão fortemente, ou usando ferramentas farmacológicas ou de outra maneira, de acordo com o Dr. Mehta.

Os estudos precedentes mostraram que a freqüência precisa do ritmo faz uma diferença grande ao neuroplasticity, diz, apenas porque o passo preciso de um instrumento musical são críticos para criar a melodia direita. Isto abre uma oportunidade inaudita de projectar a terapia de VR que pode re-ajusta e impulsiona ritmos do cérebro e como uma maneira de tratar desordens da aprendizagem e da memória.

“Esta é uma nova tecnologia que tenha o potencial tremendo,” ele diz. “Nós entramos em um território novo.”

Source:
Journal reference:

Safaryan, K & Mehta, M.R., (2021) Enhanced hippocampal theta rhythmicity and emergence of eta oscillation in virtual reality. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-021-00871-z.