Como a atenção ajuda o cérebro a perceber um objeto

Como a atenção ajuda o cérebro a perceber um objeto

Cientistas da Salk descobrem que a atenção corta o “ruído” cerebral que prejudica a percepção visual

LA JOLLA—É fácil perder algo que você não está procurando. Em um exemplo famoso, as pessoas foram solicitadas a observar de perto dois grupos de pessoas - um grupo vestido de preto e o outro de branco - passando uma bola entre si. Os espectadores foram solicitados a contar o número de vezes que a bola passou do preto para o branco. Notavelmente, a maioria dos observadores não notou um homem em um traje de gorila, andando entre os jogadores. Essa capacidade do cérebro de ignorar informações visuais estranhas é fundamental para a forma como trabalhamos e funcionamos, mas os processos que governam a percepção e a atenção não são totalmente compreendidos. Os cientistas há muito teorizam que a atenção a um determinado objeto pode alterar a percepção, amplificando certa atividade neuronal e suprimindo a atividade de outros neurônios (o “ruído” cerebral).

Agora, os cientistas do Salk confirmaram essa teoria, mostrando como muito ruído de fundo dos neurônios pode interromper a atenção focada e fazer com que o cérebro se esforce para perceber os objetos. As descobertas, que apareceram em eLife em 22 de fevereiro de 2019, pode ajudar a melhorar os projetos de próteses visuais.

“Este estudo nos informa sobre como a informação é codificada nos circuitos elétricos do cérebro”, diz Salk Professor John Reynolds, autor sênior do artigo. “Quando um estímulo aparece diante de nós, isso ativa uma população de neurônios que são seletivos para aquele estímulo. Em camadas sobre essa resposta evocada por estímulos estão grandes flutuações de baixa frequência na atividade neural.

Trabalhos anteriores do laboratório de Reynolds descobriram que quando a atenção é dirigida ao estímulo, estas flutuações de baixa frequência são suprimidas. Modelos teóricos de processamento de informação neural sugeriram que tais flutuações deveriam prejudicar a percepção e que a atenção melhora a percepção ao filtrar essas flutuações.

Para testar essa ideia diretamente, os pesquisadores recorreram a uma tecnologia de ponta chamada optogenética, uma técnica que pode afetar a atividade dos neurônios ao direcionar lasers para proteínas ativadas por luz. A equipe usou um protocolo de estimulação a laser de baixa frequência direcionado a uma região visual do cérebro em animais para criar flutuações de resposta de baixa frequência – as mesmas flutuações neurais que a atenção suprime. Eles mediram o impacto disso na capacidade do animal de detectar uma pequena mudança na orientação de um estímulo visual apresentado na tela do computador. Conforme previsto pela teoria, o ruído adicionado prejudicou a percepção. Então, eles repetiram o experimento, mas usando um protocolo de laser diferente para induzir flutuações em uma faixa de alta frequência que a atenção não suprime. Consistente com a teoria, isso não teve impacto na percepção.

“Esta é a primeira vez que essa ideia teórica de que o aumento do ruído de fundo pode prejudicar a percepção foi testada”, diz o primeiro autor correspondente Anirvan Nandy, professor assistente da Escola de Medicina da Universidade de Yale e ex-pesquisador do Salk. “Confirmamos que a atenção opera em grande parte suprimindo essa atividade coordenada de disparo de neurônios”.

“Este trabalho abre uma janela para o código neural e se tornará parte de nossa compreensão dos mecanismos neurais subjacentes à percepção. Uma compreensão mais profunda da linguagem neural da percepção será fundamental na construção de próteses visuais”, acrescenta Reynolds, titular da cadeira Fiona e Sanjay Jha em neurociência.

Em seguida, os cientistas planejam examinar os diferentes tipos de células que compõem o circuito visual do cérebro para entender melhor as bases neurológicas da atenção e da percepção.

Outros autores incluíram Jonathan J. Nassi, anteriormente do Salk Institute, e Monika P. Jadi da Yale University.

O trabalho foi financiado pela Brain and Behavior Research Foundation, National Institutes of Health (concede R01 EY021827, T32 EY020503 e R00EY025026), National Institutes of Health Blueprint for Neuroscience Research e Gatsby Charitable Foundation.

DOI: 10.7554 / eLife.35123