Resumo: Os pesquisadores criaram um modelo computacional sem precedentes de um braço de polvo, incorporando quase 200 grupos musculares para entender como essas criaturas controlam seus membros incrivelmente flexíveis. O estudo revela que movimentos tridimensionais complexos podem surgir de padrões musculares surpreendentemente simples, oferecendo insights tanto para a biologia quanto para a robótica.
Ao contrário dos humanos, que controlam os seus movimentos através de um cérebro centralizado, os polvos têm um sistema nervoso distribuído com capacidades de tomada de decisão espalhadas pelos braços. Cada braço pode operar de forma independente, alcançando graus quase infinitos de movimento – um feito que há muito intriga cientistas e engenheiros.
“A motivação geral é descobrir como controlar um sistema complexo com muitos graus de liberdade e encontrar uma alternativa para executar cálculos caros”, explica o professor Mattia Gazzola. “O polvo é um modelo animal interessante que vem sendo estudado desde a década de 1980. (Pesquisadores) querem saber o ‘segredo’ de suas habilidades.”
Do polvo vivo ao modelo de computador
A equipe de pesquisa combinou múltiplas abordagens para compreender o controle do braço do polvo. Eles usaram ressonância magnética e análise de tecidos para criar um modelo detalhado da estrutura muscular do braço. Eles também gravaram polvos vivos realizando tarefas, rastreando seus movimentos enquanto passavam por um buraco em uma folha de acrílico para manipular objetos.
“Foi quase como trabalhar com uma criança”, observou Gazzola ao observar o polvo. “É preciso saber como abordar (o polvo) e mantê-lo engajado.”
Simplificando o Complexo
Os pesquisadores descobriram que movimentos complexos do braço poderiam ser alcançados através de padrões de ativação muscular relativamente simples. “Em vez de trabalhar com milhares de graus de liberdade, relacionamos duas grandezas topológicas – contorção e torção – à dinâmica muscular”, explica Gazzola. Estas duas quantidades, controladas por diferentes grupos musculares, trabalham juntas para criar movimento tridimensional.
Esse entendimento pode levar a avanços na robótica. Como observa o estudante de graduação Arman Tekinalp: “Acho muito interessante aprender com animais vivos e traduzir alguns dos insights em ideias para design robótico suave”.
Glossário
Hidrostato muscular: uma estrutura biológica como o braço de um polvo que se transfer sem ossos
Topologia: O estudo das propriedades geométricas que permanecem inalteradas sob deformação
Writhe: Uma medida de como uma curva gira em torno de si mesma no espaço tridimensional
Graus de liberdade: O número de maneiras independentes pelas quais algo pode se mover
Questionário
Quantos grupos musculares existem no modelo de braço de polvo dos pesquisadores? Resposta: Quase 200
Como os polvos diferem dos humanos em termos de organização cerebral? Resposta: Eles têm um sistema nervoso distribuído com a tomada de decisões espalhada pelos braços
Que equipamento os pesquisadores usaram para estudar os movimentos do polvo vivo? Resposta: Uma folha de acrílico com um buraco para o polvo passar
Quais são as duas quantidades que os pesquisadores usaram para entender o movimento do braço? Resposta: contorcer-se e torcer
