Imagine este cenário: você e um amigo estão andando pela sua vizinhança quando param na faixa de pedestres. Enquanto você espera, os ruídos do mundo e seus pensamentos internos disputam sua atenção. De repente, você vê um motorista quase atropelando um ciclista.

"Uau, você viu isso?" você diz ao seu amigo.

"Claro que sim; era um Ford Mustang 1967 totalmente restaurado", responde seu amigo, referindo-se a um carro separado da quase colisão no trânsito.

Apesar de estarem no mesmo lugar, ao mesmo tempo, e olharem para a mesma cena, você e seu amigo prestaram atenção em coisas diferentes.

Uma possibilidade é que coisas diferentes no ambiente tenham atraído sua atenção de maneira diferente. Mas outra possibilidade é que você e seu amigo tenham tomado decisões voluntárias sobre o que prestar atenção, exercendo seu livre arbítrio de acordo.

O ilustre professor George R. Mangun, diretor do Centro para Mente e Cérebro da UC Davis, está lançando um projeto para compreender melhor os mecanismos cognitivos por trás da atenção voluntária realista, ou atenção dirigida pelo livre arbítrio de um indivíduo. O projeto será conduzido em colaboração com colegas engenheiros da Universidade da Flórida.

“A forma como usamos o livre arbítrio para focar a atenção influencia a nossa consciência momentânea e a nossa consciência”, disse Mangun.

O papel da atenção voluntária não é importante apenas para a compreensão da função cerebral saudável, disse ele. Também é fundamental para a compreensão dos distúrbios do cérebro.

"Quase todos os distúrbios neurológicos ou psiquiátricos afetam algum componente da atenção, e isso às vezes envolve déficits no livre arbítrio, como na doença de Parkinson", disse ele.

Durante décadas, os neurocientistas investigaram os mecanismos cognitivos e neurais por trás da atenção voluntária, usando sinais externos (estímulos simples como setas) para direcionar a atenção dos seus sujeitos de pesquisa para locais específicos à sua frente. Mas isso está muito longe de como a atenção voluntária humana ocorre naturalmente.

No mundo real , nosso livre arbítrio nos permite controlar aquilo em que prestamos atenção, mesmo diante de possíveis distrações. Para acomodar esta realidade, os neurocientistas frequentemente investigam o conceito de livre arbítrio através de ações motoras voluntárias, pedindo aos participantes do estudo que apertem um botão por sua própria vontade, sem a solicitação de um pesquisador.

O projeto de Mangun irá unir essas duas linhas de pesquisa. Como orientar a atenção é um ato cognitivo e não motor, os pesquisadores esperam dar um passo importante na compreensão tanto do livre arbítrio quanto da atenção voluntária.

O projeto de Mangun se baseará em experimentos anteriores que seu laboratório conduziu analisando a atividade neural que precede a tomada de decisão voluntária.

Num estudo publicado no Journal of Cognitive Neuroscience em 2014, Mangun e os seus colegas relatam experiências em que pediram aos participantes que olhassem para um ponto no centro do ecrã de um computador. Eles então solicitaram que os participantes concentrassem a atenção em algum outro lugar na tela, usando o livre arbítrio para escolher onde, mas sem mover os olhos para olhar diretamente para o local atendido.

Ao fazer esse pedido, os pesquisadores separaram o ato cognitivo de observar do ato motor de mover os olhos para olhar. Mangun e seus colegas registraram as ondas cerebrais dos participantes (eletroencefalografia ou sinais de EEG), antes e depois de usarem o livre arbítrio para focar a atenção.

"Acontece que o padrão contínuo de atividade cerebral que precede as escolhas de livre arbítrio do sujeito poderia prever onde eles iriam concentrar sua atenção mais tarde", disse Mangun. "Usando métodos da neurociência, conseguimos fazer uma espécie de leitura da mente."

O novo trabalho de Mangun dá o próximo passo ao aplicar abordagens de aprendizado de máquina e métodos avançados de imagem cerebral para identificar as bases neurais precisas desses sinais cerebrais preditivos. O projeto altamente interdisciplinar reúne engenheiros como o pós-doutorado Sreenivasan Meyyappan e o doutorando em psicologia John Nadra.

Sondar e refinar os mecanismos cognitivos por trás da atenção voluntária poderia ajudar a melhorar as intervenções tecnológicas, como as próteses. Atualmente, muitas próteses aproveitam informações periféricas, como a atividade muscular. Esta nova pesquisa poderia transferir esses sinais do músculo para o próprio cérebro.

“Você pode treinar uma pessoa para usar um braço mecânico explorando a atividade elétrica dos músculos do ombro e então ela aprende a contrair esses músculos para acionar o braço mecânico”, disse Mangun. "Mas, além disso, pode-se usar a atividade elétrica do cérebro, por exemplo, no córtex motor , diretamente para fazer o mesmo. Nossa pesquisa pode abrir portas para a captação de sinais cerebrais ainda mais cedo na cadeia de eventos neurais."

Além dos seus potenciais impactos amplos na saúde e no bem-estar, o projeto abrirá portas para estudantes interessados ??em realizar pesquisas em neurociências.

No pedido de subvenção, Mangun observou que o projeto ajudará a avançar e diversificar a educação STEM, envolvendo estudantes de graduação, pós-graduação e pós-doutorado, recrutando estudantes através do Programa de Pesquisa de Graduação de Verão da UC Davis e do Programa de Jovens Acadêmicos .

"Um dos grandes benefícios de estudar numa universidade de investigação intensiva como a UC Davis é a possibilidade de os estudantes participarem em investigação de ponta - faz parte de quem somos", disse ele.