25 de março de 2009
La Jolla, CA—O sistema visual tem capacidade limitada e não consegue processar tudo o que cai na retina. Em vez disso, o cérebro depende da atenção para focar detalhes importantes e filtrar a confusão de fundo. Dois estudos recentes de pesquisadores do Salk Institute for Biological Studies, um estudo empregando técnicas de modelagem computacional e o outro técnicas experimentais, ajudaram a desvendar os mecanismos subjacentes à atenção.
“Na visualização cotidiana, um detalhe visual que é alvo de nossa atenção geralmente é cercado por uma série de estímulos que são momentaneamente irrelevantes para o comportamento”, diz John H. Reynolds, Ph.D., professor associado do Laboratório de Neurobiologia de Sistemas do Salk Institute, que liderou o estudo publicado na edição de 26 de março de 2009 da revista Neurônio. "A atenção direciona dinamicamente informações relevantes para áreas de tomada de decisão no cérebro e suprime a desordem circundante."
Mas como o cérebro consegue esse feito tem sido tema de muito debate. Em uma edição anterior de Neurônio Reynolds e David J. Heeger, Ph.D., professor do Departamento de Psicologia e do Centro de Ciência Neural da NYU apresentaram um novo modelo teórico de atenção. Seu modelo sugere que a atenção coopta o mesmo circuito neural usado pelo sistema visual para ajustar sua sensibilidade, o que nos permite perceber o mundo independentemente das grandes mudanças de contraste e iluminação ao longo do dia.
Acima: Direcionar a atenção para o baixista no centro imuniza o neurônio dos efeitos supressivos dos estímulos visuais ao redor e não somos distraídos pelo resto da orquestra. Resumindo: quando, em vez disso, direcionamos nossa atenção para um estímulo ao redor — digamos, o violinista —, a resposta do neurônio ao baixista, agora irrelevante, é suprimida.
Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies.
"O papel central da atenção na percepção é conhecido desde os primórdios da psicologia experimental. Uma enorme quantidade de pesquisas foi feita sobre o assunto, mas dados experimentais ostensivamente conflitantes têm confundido os pesquisadores durante anos", diz Reynolds. "Nosso modelo reuniu o que parecia ser uma mistura de observações dentro de uma estrutura simples, e nosso último estudo testou e confirmou as previsões da teoria."
A força da entrada visual flutua em ordens de magnitude. O sistema visual reage automaticamente a essas mudanças ajustando sua sensibilidade, tornando-se mais sensível em resposta a entradas fracas e reduzindo a sensibilidade a entradas fortes. Por exemplo, quando entramos em uma sala de aula escura em um dia ensolarado, a princípio vemos pouco, mas com o tempo nosso sistema visual se adapta, aumentando sua sensibilidade para combinar com o ambiente.
Uma versão mais sutil disso é o chamado controle de ganho de contraste. “Passe alguns minutos olhando para uma fotografia de Ansel Adams. Você descobrirá que seu sistema visual se adaptará às partes de baixo contraste da imagem, revelando sutilezas que eram invisíveis no início”, explica Reynolds.
Heeger propôs um modelo simples, mas poderoso, do circuito cortical que ajuda a mediar essa forma de controle automático de ganho. “Acreditamos que este circuito foi cooptado através da evolução, permitindo ao cérebro explorar o mesmo circuito para ajustar a sua sensibilidade endogenamente”, diz Reynolds. "Ele não apenas ajusta a sensibilidade em resposta a mudanças na força de entrada, mas também permite que o cérebro enfatize informações relevantes para a tarefa e suprima sinais neuronais impulsionados por desordem irrelevante para a tarefa."
Os neurônios no córtex visual veem o mundo através de seus “campos receptivos”, a pequena porção do campo visual que os neurônios individuais realmente “vêem” ou aos quais respondem. Sempre que um estímulo cai dentro do campo receptivo, a célula produz uma saraivada de picos elétricos, conhecidos como “potenciais de ação”, que transmitem informações sobre o estímulo no campo receptivo.
Mas a força e a fidelidade destes sinais também dependem de outros fatores. Os cientistas geralmente concordam que os neurônios normalmente respondem com mais força quando a atenção é direcionada para o estímulo em seus campos receptivos. Além disso, a resposta de neurônios individuais pode ser fortemente influenciada pelo que está acontecendo nas imediações do campo receptivo, um fenômeno conhecido como modulação contextual.
“O surround tem a capacidade de suprimir a resposta do neurônio”, explica a primeira autora Kristy Sundberg, Ph.D., ex-aluna de pós-graduação no laboratório de Reynolds e agora pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Yale. "Isso nos impede de responder o tempo todo se houver algo grande e uniforme e não particularmente interessante ou útil. Isso levantou a possibilidade de que o campo receptivo circundante possa fornecer uma maneira de suprimir as respostas de distratores irrelevantes para a tarefa."
Para chegar ao fundo desta questão, Sundberg organizou uma série de experiências nas quais colocou um estímulo no campo receptivo e outro no campo envolvente. Conforme previsto pela teoria de Reynolds e Heeger, ela descobriu que direcionar a atenção para o estímulo central imunizava o neurônio dos efeitos supressivos do estímulo ao redor. Quando, em vez disso, ela direcionou a atenção para um estímulo ao redor, suprimiu a resposta do neurônio ao estímulo irrelevante para a tarefa no centro.
“O sistema de atenção explora a organização centro-surround do campo receptivo para evitar que os neurônios que transmitem informações relevantes para a tarefa sejam suprimidos por distratores no ambiente, ao mesmo tempo que suprime as respostas dos neurônios que respondem à desordem irrelevante”, diz Sundberg. "O cérebro usa ativamente o campo receptivo envolvente para separar o joio do trigo."
Jude F. Mitchell, Ph.D., pesquisadora de pós-doutorado no laboratório de Reynolds, também contribuiu para o estudo.
O Salk Institute for Biological Studies em La Jolla, Califórnia, é uma organização independente sem fins lucrativos dedicada a descobertas fundamentais nas ciências da vida, à melhoria da saúde humana e ao treinamento de futuras gerações de pesquisadores. Jonas Salk, MD, cuja vacina contra a poliomielite praticamente erradicou a doença incapacitante poliomielite em 1955, abriu o Instituto em 1965 com uma doação de terras da cidade de San Diego e o apoio financeiro da March of Dimes.
Escritório de Comunicações
Tel: (858) 453-4100
press@salk.edu
