Cerebelo nos ajuda a “saber sem saber” no esporte e na vida

Uma nova pesquisa identifica como o cerebelo garante que a prática se aperfeiçoe.

“Skate para onde o disco está indo, não onde foi. Um bom jogador de hóquei joga onde o disco está; um grande jogador de hóquei joga onde o disco vai ser. ”—Wayne Gretzky

Lenda do hóquei no gelo Wayne Gretzky é creditado com o ditado admitidamente abusado, “Skate para onde o disco vai ser”, que tem sido interpretado literal e figurativamente por inúmeros treinadores atléticos e empresários ao longo dos anos. Por exemplo, na véspera de revelar o iPhone de mudança de jogo em 2007, Steve Jobs foi citado como tendo dito: “Há uma velha frase de Wayne Gretzky que eu adoro. “Eu patino para onde o disco vai estar, não onde ele esteve.” E sempre tentamos fazer isso na Apple. Desde o começo, muito mesmo. E nós sempre faremos.

Fonte: Pexels / Creative Commons

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A mecânica do cérebro e as habilidades motoras necessárias para “patinar automaticamente para onde o disco está indo” no mundo dos esportes profissionais são muito semelhantes às habilidades motoras do mundo real necessárias para fazer coisas do dia a dia, como andar de bicicleta até o trabalho ou dirigir seu carro supermercado. Alguns exemplos exóticos de habilidades motoras semelhantes podem incluir a navegação de um jinriquixá pelo centro de Tóquio no trânsito da hora do rush ou as habilidades motoras que se pode observar em um pub cheio de fumaça onde um Mestre Jedi de dardo jogando com foco a laser atinge o alvo interno o quarto toda vez.

Com a prática, a maioria das pessoas pode obter o conhecimento intelectual “explícito” de aprender como acertar um alvo estático ou em movimento sob várias condições, bem como o conhecimento intuitivo “implícito” de como executar habilidades motoras automaticamente e sem pensar demais.

De modo geral, o controle motor explícito envolve movimentos que você poderia descrever ou aprender a executar usando linguagem declarativa e o controle motor implícito envolve movimentos finamente coordenados que você só pode aprender a executar com fluidez e precisão após muita prática, prática e prática.

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De uma perspectiva metacognitiva das habilidades motoras usadas para digitar este post: Muitos datilógrafos podem digitar mais de cem palavras por minuto sem olhar para o teclado QWERTY. Mas, surpreendentemente, a maioria dos digitadores especialistas não tem nenhuma memória explícita ou declarativa de onde todas as teclas de letras estão localizadas fisicamente no teclado. No entanto, uma vez que alguém com anos de experiência de digitação coloca cada dedo indicador nos sulcos em braile que definem as teclas iniciais de “F” e “J” – ele ou ela pode alcançar velocidades de digitação extremamente rápidas sem esforço.

Como aprendi as habilidades motoras implícitas e explícitas exigidas para a digitação no ensino médio, estou rapidamente transcrevendo esse fluxo de consciência na escuridão que antecede a madrugada sem olhar para as teclas. Assim como a rápida raposa vermelha salta sobre o cão marrom preguiçoso, ou os patins de hóquei de Wayne Gretzky no gelo, minhas pontas dos dedos podem deslizar pelo teclado e atingir com precisão cada letra do alfabeto para completar frases inteiras e pensamentos mais rapidamente do que a minha mente pode processar completamente tarefa em mãos.

Cerebelo (latim para “cérebro pequeno”) em vermelho.

Fonte: Banco de Dados de Ciências da Vida / Wikipedia Commons

Do ponto de vista da neurociência, pode-se perguntar: O que todas essas habilidades motoras envolvem os aspectos explícitos de “saber” exatamente o que você quer que seus músculos façam e um sexto sentido mais intuitivo de “saber sem saber” onde e como? você precisa mover partes do seu corpo têm em comum? A aprendizagem motora baseada no cerebelo é a resposta.

Pela primeira vez, cientistas no Japão identificaram que movimentos de alcance humano dependem de dois tipos de aprendizagem motora: (1) aquisição de controle motor explícito e (2) aquisição de controle motor implícito; Ambos acreditam que dependem da função do cerebelo. As descobertas deste artigo, “Modelos Internos em Tandem, Realizam Aprendizagem Motora no Cerebelo”, foram publicadas recentemente na revista Proceedings of National Academy of Sciences .

Fonte: Pixabay / Creative Commons

Por mais de três décadas, tem havido um debate contínuo entre os neurocientistas sobre como os modelos internos de aquisição de aprendizagem motora funcionam no cérebro. Uma escola de pensamento era que o controle motor preciso em nossas vidas diárias e esportes depende de um modelo interno de “aprender aonde se mover” (isto é, o cálculo de um destino específico para qualquer comando motor dado). A outra escola de pensamento era que dominar o momento exato da coordenação motora sintonizada e a execução precisa do motor dependiam mais de “aprender a se mover” (isto é, o cálculo de um comando motor específico necessário para acertar um alvo).

Dependendo da escola de pensamento, os especialistas argumentariam que o cérebro usava um ou outro modelo interno. Curiosamente, os pesquisadores do Instituto Metropolitano de Medicina de Tóquio, que conduziram essa recente pesquisa cerebelar, identificaram que ambos os modelos internos parecem ser necessários para a execução de movimentos precisos, e o aprendizado motor implícito e explícito parece envolver o cerebelo.

Como os autores explicam, “Ao executar movimentos habilidosos, os humanos usam previsões de modelos internos formados por aprendizado repetitivo. No entanto, a organização computacional de modelos internos no cérebro permanece desconhecida. Aqui, demonstramos que uma arquitetura computacional empregando uma configuração tandem de modelos internos direto e inverso permite uma aprendizagem motora eficiente no cerebelo. O modelo previu adaptações de aprendizado observadas em experimentos de alcance humano em humanos usando uma lente de prisma e explicou os componentes cinéticos dessas adaptações comportamentais. O sistema tandem também previu uma forma de aprendizagem motora subliminar que foi experimentalmente validada após o treinamento de falhas intencionais de alvos de mão. ”

Quando os sujeitos usavam os óculos de prisma, eles se moviam para a direita a partir dos alvos. No entanto, após movimentos repetitivos de alcance da mão, eles aprenderam a mover-se do erro entre o ponto de contato e o ponto do alvo. Como resultado, eles tocaram explicitamente os alvos. Observe que eles não poderiam tocar implicitamente os alvos neste estágio. Após repetidas execuções explícitas de movimentos corretos, eles tocam implicitamente os alvos sem pensar.

Fonte: Instituto Metropolitano de Ciências Médicas de Tóquio

Para este experimento, o autor principal, Takeru Honda, e os coautores fizeram com que os seres humanos fizessem movimentos com o dedo indicador repetidamente para atingir um alvo em uma tela sensível ao toque no alvo. Depois de dominar essa habilidade, os participantes foram solicitados a colocar um par de “óculos prismáticos” que mudavam sua visão alguns graus para a direita e enganavam seus olhos ao pensar que o alvo estava em algum lugar que não era (como um hóquei em movimento rápido). puck). No começo, todos erraram o alvo, como seria de se esperar. Mas depois de cerca de 10 tentativas, as pessoas descobriram como as “lentes de prisma” mudaram sua visão e foram capazes de compensar de forma que elas pudessem acertar o alvo precisamente no alvo sem cometer erros e “sem pensar”.

Novamente, o que torna este estudo único é que os participantes perceberam conscientemente que precisavam fazer esses ajustes usando o conhecimento explícito, mas as mudanças também se tornaram automáticas via aprendizagem motora implícita subliminar. Estes resultados sugerem que aprender “onde se mover” é necessário para a execução explícita de movimentos precisos, enquanto que aprender “como se mover” é necessário para a execução implícita de movimentos perfeitos.

Notavelmente, os pesquisadores descobriram que as pessoas com danos no cerebelo tinham déficits em ambos os tipos implícitos e explícitos de aprendizagem motora. Em um comunicado, os autores disseram: “De fato, encontramos os dois tipos de déficits em pacientes cerebelares, avaliando-os por índices clínicos que desenvolvemos. Portanto, as aplicações deste achado podem ajudar a desenvolver testes clínicos para avaliar as capacidades de aprendizagem de diferentes tipos de pacientes cerebelares. O teste ajudará a medir os efeitos de várias reabilitações ou novas terapias para a ataxia cerebelar. No campo dos esportes, os resultados atuais também ajudarão a desenvolver métodos eficazes de treinamento para atletas de ponta. ”

A Teoria Universal da Transformação Cerebelar (UCT) e a Dismetria do Pensamento

Outro estudo recente sobre o cerebelo e as funções de controle motor e não motor de Xavier Guell, Jeremy Schmahmann e John Gabrieli, do McGovern Institute for Brain Research do MIT e da Harvard Medical School, foi publicado on-line em 23 de setembro como pré-impressão. Este trabalho, “A especialização funcional é independente da variação microestrutural no cerebelo, mas não no córtex cerebral”, avança a hipótese de que a especialização funcional do cerebelo não é determinada pela microestrutura e que as funções cerebelares podem ser computacionalmente constantes entre os domínios.

Guell et al. Resumindo suas hipóteses no resumo do estudo, “O cérebro humano é entendido como seguindo princípios fundamentais que ligam a forma (como microestrutura e conectividade anatômica) ao funcionamento (processos perceptuais, motores, cognitivos, emocionais e outros). A maior parte dessa compreensão é baseada no conhecimento do córtex cerebral, em que se acredita que a especialização funcional está intimamente ligada à variação microestrutural, bem como à conectividade anatômica. A teoria da Transformação Cerebelar Universal (UCT) postulou que o cerebelo tem uma organização de função de forma diferente na qual a microestrutura é uniforme, e na qual a especialização funcional é determinada somente pela conectividade anatômica com estruturas extracerebelares. Todas as funções cerebelares podem, assim, ser subservadas por um substrato microestrutural – e, portanto, computacional – comum ”.

Jeremy Schmahmann, diretor da Unidade de Ataxia do Hospital Geral de Massachusetts e pesquisador pioneiro que primeiro identificou a síndrome cognitiva afetiva cerebelar (CCAS) em 1998, descreveu a importância deste novo estudo no Twitter: “Poderosas e inovadoras evidências experimentais usando ressonância magnética para apoiar as teorias da Transformação Cerebelar Universal e Dismetria do Pensamento. Isto é, o cerebelo faz o mesmo com cognição e emoção que faz com o controle motor porque é construído dessa maneira!

Referências

Takeru Honda, Soichi Nagão, Yuji Hashimoto, Kinya Ishikawa, Yokota Takanori, Hidehiro Mizusawa, Masao Ito. “Modelos Internos em Tandem Executam Aprendizagem Motora no Cerebelo.” Anais da Academia Nacional de Ciências (Primeira publicação on-line: 25 de junho de 2018) DOI: 10.1073 / pnas.1716489115

Xavier Guell, Jeremy D. Schmamann, John DE Gabrieli. “A especialização funcional é independente da variação microestrutural no cerebelo, mas não no córtex cerebral”. BioRxiv (Publicado pela primeira vez como pré-impressão: 23 de setembro de 2018) DOI: 10.1101 / 424176