Os seres humanos são incompara¡veis ​​no reino animal em destreza manual. Usamos ferramentas, seguramos canetas, agulhas de linha e muito mais, sem pensar nos desafios que o sistema nervoso enfrenta ao aplicar forças com precisão com as pontas dos dedos. Uma equipe de pesquisadores partiu para descobrir o que épreciso para agarrar com a ponta dos dedos, o que écrucial para a destreza da ma£o humana. Publicados na  revista Proceedings of the National Academy of Sciences ,  os resultados trazem uma nova compreensão sobre o controle neural e a evolução da ma£o humana e, potencialmente, novas maneiras de ajudar nas deficiências.

Liderados por Madhusudhan Venkadesan , professor associado de engenharia meca¢nica e ciência dos materiais, os pesquisadores analisaram a estabilidade dos dedos ao aplicar força com a ponta. Especificamente, eles estudaram o que éconhecido como “pegada de precisão”, em que o dedo indicador estãoem uma postura flexionada, como ao enfiar uma agulha ou manusear um objeto fino. O problema com esse estilo de agarrar éque o dedo tem uma tendaªncia natural a se dobrar de repente, uma espanãcie de movimento rápido de encaixe das articulações. Manter uma pegada esta¡vel, sem nenhum tipo de dobra dos dedos, éfundamental para pegar coisas e outras tarefas cotidianas. Então, o que impede nossos dedos de dobrarem o tempo todo? 

"Um resultado cla¡ssico da meca¢nica prevaª que uma cadeia de hastes conectadas a juntas, chamadas de ligações meca¢nicas, se dobrara£o quando forem comprimidas", disse Neelima Sharma, principal autora, ex-aluna de doutorado no laboratório de Venkadesan e agora pa³s-doutoranda. na Universidade de Chicago. “Isso écomo um fio fino que se dobraria se vocêtentasse espremer ao longo de seu comprimento. Os dedos também são como essas ligações e as forças da ponta dos dedos teriam o efeito de fazer com que o dedo se dobrasse.” Para descobrir a rapidez com que nossos dedos se dobram, eles realizaram um experimento no qual pediram a s pessoas que empurrassem com a ponta de seus dedos indicadores flexionados o mais forte que pudessem em umasuperfÍcie plana. O dedo permaneceu esta¡vel a maior parte do tempo, mas ocasionalmente estalou e dobrou. Os pesquisadores queriam saber quanto nossos reflexos são responsa¡veis ​​pela manutenção da estabilidade.  

“Todo o movimento de encaixe éincrivelmente rápido osprincipalmente abaixo de 50 milissegundos”, disse Venkadesan. Normalmente, leva cerca de esse tempo para um sinal nervoso da ponta do dedo atingir a medula espinhal e voltar. “Portanto, mal da¡ tempo ose provavelmente não hátempo suficiente ospara uma resposta reflexa estabilizadora.” 

Se não os reflexos neurais, o que poderia ser responsável por manter nossos dedos esta¡veis? Os pesquisadores pensaram que a ação de mola de nossos maºsculos pode ser responsável. Mas um modelo matema¡tico que eles desenvolveram para o dedo previu que o uso de maºsculos para fornecer rigidez teria o custo de redução da força. Então eles conduziram outra sanãrie de experimentos onde aplicaram rigidez externa fixando uma tala nas articulações do dedo, deixando os maºsculos se concentrarem na força e não na estabilidade. 

“Quando adicionamos uma tala, todo mundo ficou mais forte”, disse Venkadesan oscerca de 30% mais forte em média. Ainda mais interessante para os pesquisadores foi como esses ganhos variaram entre os sujeitos. “Quera­amos entender por que édiferente de pessoa para pessoa. E o que vocêvaª éque as pessoas que reduziram mais sua cocontração poderiam produzir mais força.” A cocontração éa contração simulta¢nea de vários maºsculos que nos ajuda a aumentar a rigidez, como tensionar o corpo ao contrair muitos maºsculos. 

Eles conclua­ram que as habilidades motoras de preensão de precisão vão de uma troca entre estabilidade, força e flexibilidade dos dedos, o que requer um controle neural cuidadoso de vários maºsculos. Ao agarrar, os maºsculos de ambos os lados das articulações dos dedos se contraem para estabilizar as articulações, mas reduzem a força e a complacaªncia de nossos dedos. 

Venkadesan compara os dedos, ma£o e braa§o a uma marionete, sendo suas cordas os maºsculos e tendaµes. “Seu sistema neural precisa ser cuidadoso ao orquestrar todos esses maºsculos para operar essa marionete e mantaª-la esta¡vel”, disse ele. “Uma vez aprendido isso, o ato de estabilização acontece devido a  meca¢nica do sistema.”

E ao modelar matematicamente essas meca¢nicas, os pesquisadores conseguiram determinar que elas não são exclusivas dos dedos. “a‰ um problema mais geral que se aplica a qualquer parte do corpo multilink ospernas inteiras, corpo inteiro”, disse ele. “Alguma versão dessa troca de três vias osestabilidade, força e flexibilidade osinevitavelmente se aplica.”

Além de abrir caminhos para tratar lesões e construir pra³teses, essa janela para o funcionamento das ma£os e outros membros oferece algumas direções a serem exploradas em termos da evolução humana inicial. “Algumas morfologias de ma£o são melhores para gerenciar o trade-off do que outras? Como as ma£os de nossos primeiros ancestrais ba­pedes, de cerca de 3 a 4 milhões de anos atrás, se comparam com a ma£o humana moderna? Ha¡ toda uma sanãrie de questões em aberto a serem investigadas.”