Ciência é INVESTIMENTO! Vamos transformar o Brasil em uma Nação rica e forte!

CORES E MOVIMENTOS: Como O Cérebro Processa E Conecta Diferentes Tipos De Informações Da Cena Visual?

CORES E MOVIMENTOS: Como O Cérebro Processa E Conecta Diferentes Tipos De Informações Da Cena Visual?

Diego Felix dos Santos, Soha Chabrawi, Alexandre Hiroaki Kihara, Vera Paschon

Laboratório de Neurogenética / Núcleo de Cognição e Sistemas Complexos/ Universidade Federal do ABC

Edição Vol. 2, N. 08, 24 de Fevereiro de 2015

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2015.02.24.003

Os humanos e demais primatas utilizam a visão como um meio para captar informações do ambiente que os cerca. O olho é o órgão responsável por receber os sinais luminosos e transforma-los em sinais neurais, e esse processo ocorre em uma fina camada de células chamada retina. Os fotorreceptores distribuídos ao longo da superfície dessa estrutura realizam a transdução sensorial e os sinais passam, através de sinapses, para outras células nervosas presentes na retina (1, 2). Após ser gerado, o sinal neural é transmitido pelas vias visuais até o córtex visual, região do encéfalo responsável por decodificar os estímulos em percepções conscientes.

O cérebro possui uma importante capacidade de concentrar-se em determinados estímulos visuais, sendo constantemente desafiado a identificar itens relevantes em ambientes que possuem diversas distrações. Uma partida de futebol é um exemplo que ilustra essa capacidade de processar informações. Nesta situação, os jogadores precisam avaliar rapidamente o local onde se encontra um dos seus parceiros de equipe para passar a bola. Essa busca se baseia nas respectivas cores dos uniformes de cada time e na movimentação de seus companheiros.

A ciência enfrenta o desafio de esclarecer como o cérebro conecta as informações sobre cores, formas e movimentos, mantendo a concentração em itens relevantes da cena visual. Sabe-se que o sistema visual dos primatas é composto por várias áreas corticais hierarquicamente organizadas, com especializações no processamento de diferentes estímulos visuais. Sabe-se também que a decodificação de cores e formas ocorre nas áreas de fluxo ventral, como a área visual 4 e o córtex temporal inferior (Figura 1). Enquanto que informações ligadas ao movimento são processadas nas áreas de fluxo dorsal, como o lobo temporal medial e o lobo temporal medial superior (3, 4).

cerebro_cores

Figura 1: Divisões do encéfalo e subdivisões funcionais do córtex visual. Adaptado de McGill University (http://thebrain.mcgill.ca/).

 

Essas informações precisam ser integradas para a percepção visual. Estudos indicam a atenção como um recurso importante para integrar cores e formas em uma percepção unitária (5). Experimentos já demonstraram que a atenção diminui o tempo necessário para observadores associarem um atributo de cor, por exemplo, vermelho, a um atributo de forma, por exemplo, um quadrado, para produzir um percepto, como um quadrado vermelho (5).

Pesquisadores da Universidade de Chicago deram mais um importante passo nesse desafio ao demonstrar a participação do córtex intraparietal lateral (IPL) na integração de elementos visuais (cores e movimentos) que são relevantes para a tarefa.

A região cortical IPL está interligada com áreas visuais do fluxo dorsal e ventral e pode integrar recursos visuais como direção, forma e cor, particularmente quando os estímulos são relevantes para a tarefa (4). Além disso, a região intraparietal lateral também se interconecta com áreas do córtex pré-frontal (PFC), associadas com funções executivas e de controle voluntário da atenção. Os neurônios do córtex IPL podem participar tanto de funções sensoriais como cognitivas, o que aumenta o interesse da comunidade científica sobre esta região cerebral (6) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/videogame-como-recurso-para-melhora-cognitiva-na-terceira-idade/).

Os cientistas utilizaram macacos da espécie Macaca mulatta para realizar os experimentos. Como representado na figura 2, dois macacos machos foram posicionados em frente a um monitor de 21 polegadas onde foram apresentados estímulos para treinar os animais e prepará-los para reconhecer padrões de cores e movimentos relevantes para o experimento. Dividiu-se um conjunto de imagens em dois grupos amostrais, o grupo “A” consistia em uma série de imagens com pequenas esferas amarelas se movendo para baixo, enquanto o “B” consistia em pequenas esferas vermelhas se movendo para cima.

cerebro_cores2

Figura 2: modelo experimental em que macacos são posicionados em frente a um monitor para realizar tarefas de acordo com a informação visual recebida. Adaptada de (Kiani et al 2006) (7).

Posteriormente foi apresentada uma sequência de imagens com esferas em movimentos aleatórios, com uma variação entre oito tons e oito direções, dentre as quais também estavam as imagens dos grupos “A” e “B”. Ao reconhecer um padrão de movimento combinado a uma cor, os macacos pressionavam uma barra e recebiam uma recompensa.

Na segunda e principal parte do experimento, os cientistas avaliaram o comportamento dos neurônios do córtex IPL enquanto os macacos recebiam os estímulos visuais. Os padrões associados à recompensa não foram avaliados, pois a resposta manual dos macacos poderia modificar a atividade neuronal.

A atividade de cada neurônio durante o experimento foi analisada de maneira independente e o número total de neurônios analisados foi de 127, sendo 65 pertencentes ao primeiro macaco e 62 pertencentes ao segundo macaco. Uma quantidade significativa de neurônios apresentou seletividade para direção e/ou cor, isto é, eles podem responder quando o estímulo é movido em uma direção, mas não quando é movido na direção oposta. Um percentual de 77% mostrou seletividade de direção enquanto 43% apresentou seletividade de cor e mais de 40% do total demonstrou seletividade à direção e cor. Nos testes de visualização passiva não houve registro de mudanças significativas na atividade.

As mudanças observadas na atividade dos neurônios são dependentes de fatores (direção e cor) relevantes para a tarefa, ou seja, quando um macaco, por exemplo, buscava por esferas amarelas se movendo para baixo, os neurônios apresentavam respostas a certos estímulos coincidentes com esse objetivo. A maioria dos neurônios analisados dessa região mostrou respostas em concordância com a direção ou cor dos estímulos apresentados. Alguns estudos teóricos já prediziam essas mudanças, entretanto foram demonstradas, de maneira inédita, alterações nas respostas dos neurônios de acordo com os elementos da cena visual.

Baseado nestas evidências experimentais, estes autores propõem que o córtex IPL seria uma região cerebral que integraria diversos estímulos visuais, motores e cognitivos. Esta área ainda estaria associada à tomada de decisão, com envolvimento no processo de resolução de tarefas.

Referências

1. A. BHE. Morfologia do sistema visual. Oftalmologia para o clínico. Ribeirão Preto1997. 7-15 p.

2. Pinto MCX, Resende RR. UMA SINAPSE EM TRÊS DIMENSÕES: Como os neurônios conversam entre si. Nanocell News. 2014 11/11/2014;2(3). Epub 11/10/2014.

3. Pinto MCX. O ÚLTIMO BRILHO DE UMA LEMBRANÇA RUIM. Nanocell News. 2014 10/01/2014;2(1). Epub 09/29/2014.

4. Ibos G, Freedman DJ. Dynamic integration of task-relevant visual features in posterior parietal cortex. Neuron. 2014 Sep 17;83(6):1468-80. PubMed PMID: 25199703. Pubmed Central PMCID: 4170682. Epub 2014/09/10. eng.

5. Paul L, Schyns PG. Attention enhances feature integration. Vision Res. 2003 Aug;43(17):1793-8. PubMed PMID: 12826102. Epub 2003/06/27. eng.

6. Ikebara JM, Takada SH, Kihara AH. VIDEOGAME COMO RECURSO PARA MELHORA COGNITIVA NA TERCEIRA IDADE. Nanocell News. 2014 07/14/2014;1(14). Epub 07/17/2014.

7. Kiani R, Hanks TD, Shadlen MN. When is enough enough? Nat Neurosci. 2006 Jul;9(7):861-3. PubMed PMID: 16801916. Epub 2006/06/28. eng.

Print Friendly

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado Campos obrigatórios são marcados *


*

Você pode usar estas tags e atributos de HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>