Como o cérebro cria expressões faciais? Novo estudo ajuda a explicar

Quando alguém sorri para nós, quase sempre sorrimos de volta sem pensar. Esse gesto automático parece simples, mas é resultado de um trabalho complexo do cérebro, que transforma sinais elétricos em movimentos coordenados de dezenas de músculos da face. 

Durante muitos anos, a ciência conseguiu explicar bem como reconhecemos rostos e expressões. O que ainda não estava claro era o caminho inverso: como o cérebro cria essas expressões. Um estudo publicado na Science ajuda a responder essa pergunta.

A pesquisa foi realizada no Laboratório de Sistemas Neurais da Universidade Rockefeller, nos Estados Unidos, e liderada pelo neurocientista Winrich Freiwald. O trabalho mostra que as expressões faciais não são produzidas por uma única área do cérebro, nem por circuitos separados para emoções e ações voluntárias. Elas dependem de uma rede integrada, formada por várias regiões que trabalham juntas.

Freiwald já havia mostrado, em estudos anteriores, que o cérebro de primatas possui células especializadas apenas em reconhecer rostos, um sinal de como a face é central para a comunicação social. Desta vez, o foco foi entender como o cérebro gera movimentos como sorrir, fazer uma careta ou até mesmo mastigar. 

Tudo começa em uma região profunda do cérebro, o tronco encefálico. É ali que fica o chamado núcleo facial, um conjunto de neurônios que envia comandos diretamente para os músculos da face.

Esses neurônios não agem sozinhos. Eles recebem informações de várias áreas do córtex cerebral, especialmente do córtex frontal, envolvido tanto em movimentos quanto em decisões e planejamento.

Estudos antigos já indicavam que diferentes partes do córtex conseguem controlar os músculos faciais, algo típico dos primatas. Observações clínicas reforçaram essa ideia. 

Pessoas com lesões no córtex frontal lateral costumam perder movimentos voluntários, como falar ou mastigar. Já danos no córtex frontal medial podem impedir a expressão espontânea de emoções, como sorrir em resposta a outra pessoa.

“Esses pacientes não perdem a capacidade de mover os músculos, apenas a capacidade de fazê-lo em um contexto específico”, explicou Freiwald em comunicado. A interpretação mais comum era que o cérebro usava circuitos separados: uns para emoções, outros para ações voluntárias.

Para testar essa hipótese, os pesquisadores observaram a atividade cerebral de macacos usando ressonância magnética funcional. O uso destes animais é importante porque eles compartilham com os humanos tanto a musculatura facial quanto a organização geral desses circuitos cerebrais.

Os cientistas identificaram três grandes conjuntos de áreas do cérebro que se conectam diretamente aos músculos da face: o córtex motor cingulado, localizado na parte medial do cérebro; os córtices motor primário e pré-motor, localizados nas regiões laterais; e o córtex somatossensorial, que processa informações sobre o próprio corpo.

Em seguida, a equipe analisou como essas áreas funcionavam enquanto os macacos realizavam três tipos de movimentos faciais. Dois eram gestos sociais: um gesto ameaçador, com a boca aberta e os dentes à mostra, e o estalo de lábios, comum em interações sociais da espécie.

O terceiro era a mastigação, um movimento voluntário sem significado social. Para provocar essas expressões, os pesquisadores usaram interações entre macacos, vídeos e até avatares digitais.

O resultado principal foi claro: todas essas regiões do cérebro participaram de todos os tipos de expressão, tanto emocionais quanto voluntárias. O que mudou foi a forma como cada área atuou no tempo. 

As áreas laterais do cérebro responderam de forma muito rápida, em milissegundos, ajustando os movimentos finos da face. Já as áreas mediais apresentaram uma atividade mais lenta e estável, ajudando a sustentar a expressão por mais tempo. Isso indica que o cérebro divide o trabalho de acordo com o ritmo necessário, e não por categorias fixas como “emoção” ou “vontade”.

Um estudo complementar, com os mesmos dados e publicado na PNAS, mostrou que essas regiões funcionam como uma única rede sensório-motora. Elas se comunicam constantemente e ajustam sua coordenação conforme o movimento produzido.

“Isso sugere que o controle motor facial é dinâmico e flexível, em vez de ser roteado por vias fixas e independentes”, afirmou Yuriria Vázquez, coautora principal, em nota.

Para Freiwald, entender essa integração é fundamental para estudar as emoções. Segundo ele, sentimentos não surgem apenas da percepção do outro nem apenas da resposta motora, mas da interação entre esses dois processos. “Acreditamos que, se tivermos a percepção de um lado e uma resposta motora do outro, as emoções de alguma forma acontecem no meio”, disse.

Além de ampliar o conhecimento sobre o cérebro, o estudo tem aplicações práticas. As descobertas podem ajudar a melhorar interfaces cérebro-máquina, tecnologias que transformam sinais cerebrais em ações, como falar por meio de dispositivos ou controlar próteses.

Para Geena Ianni, coautora do estudo, o impacto pode ser direto na vida de pacientes após lesões cerebrais. “Espero que nosso trabalho contribua, mesmo que minimamente, para que a área de comunicação artificial se torne mais naturalista e rica em recursos”, concluiu.