28 de fevereiro de 2007
La Jolla, CA – A forma segue a função, no que diz respeito aos neurônios do córtex visual encarregados de perceber a ação. Longe de serem as células nervosas estáticas que os pesquisadores acreditavam, capazes de realizar apenas uma única função, os cientistas do Salk Institute for Biological Studies descobriram que esses neurônios alternam rapidamente entre duas formas de coletar informações sobre objetos em movimento.
Na edição de 1º de março da revista Neurônio, os cientistas dizem que seu estudo derruba a noção predominante de que existem dois tipos de neurônios sensíveis ao movimento – aqueles que integram características que pertencem a um único objeto em movimento (um processo chamado “integração”) e neurônios que distinguem entre características que pertencem a objetos diferentes. no campo visual (conhecido como "segmentação"). Os pesquisadores do Salk descobriram que os neurônios podem fazer as duas coisas – mas não ao mesmo tempo.
Neurônios de detecção de movimento ligam isso.
Dependendo do estímulo visual, os neurônios na área temporal média (MT) do córtex visual contam com dois processos opostos para coletar informações sobre objetos em movimento. O movimento da borda do quadro de imagem movendo-se através do CRF esquerdo é ambíguo, mas em um processo chamado integração pode ser resolvido reunindo sinais de movimento provenientes da parte do quadro fora desse CRF. Por outro lado, os movimentos das aves que passam pelo CRF direito são diferenciados do movimento do quadro de imagem em um processo chamado segmentação. Na ilustração, os dois círculos azuis representam os campos receptivos clássicos de dois neurônios MT.
Ilustração em aquarela de Katherine Nagel.
"Dependendo do que passa pelo campo visual, esses neurônios sensíveis ao movimento podem realizar qualquer uma das tarefas, mudando de uma para outra em milissegundos", diz o pesquisador principal do estudo, Gene R. Stoner, Ph.D., neurocientista do Laboratório Vision Center do Salk Institute. “As propriedades destas células nervosas são muito mais complicadas do que pensávamos, mas esta complexidade está subjacente a uma utilização inesperadamente elegante e eficiente dos recursos limitados do cérebro.
As descobertas são apenas as mais recentes a sugerir que os neurônios sensoriais são mais “plásticos” do que se acreditava, diz o coautor Thomas Albright, diretor do Laboratório Vision Center. “Um dos princípios da neurobiologia sensorial ao longo dos últimos 40 anos tem sido que os neurónios estão fortemente ligados, que não há muito espaço para mudanças”, diz ele. “Essa visão está sendo cada vez mais corroída devido às evidências de que essas células podem mudar a forma como representam as informações com base em informações sensoriais”.
O objetivo de pesquisadores como Stoner, Albright e Xin Huang, primeiro autor e ex-pesquisador de pós-doutorado no Vision Center Laboratory, é entender como uma "imagem" visual tridimensional completa vista pelos humanos é formada por milhões de neurônios que visualizam o mundo apenas através de seus “campos receptivos”, a pequena porção da imagem visual que os neurônios individuais “vêem” ou à qual respondem.
Isto dá origem ao que os investigadores chamam de problema da “abertura” – a questão de como o cérebro compreende a visão restrita fornecida dentro do campo receptivo de cada neurônio.
Esse problema é especialmente grave na percepção do movimento: como podem ser compreendidas a velocidade e a direcção de um ou mais objectos em movimento se cada neurónio vê uma parte discreta da imagem através da sua pequena abertura? “As células veem apenas uma coisa e não conseguem interpretar que parte do objeto é e como se move”, explica Albright.
Para encontrar respostas, os neurocientistas estudam neurônios seletivos de movimento da área temporal média do córtex visual dos primatas. A investigação até à data sugeriu que existem dois conjuntos separados de células nervosas nesta área e que utilizam processos opostos para montar a imagem. Uma delas é a integração, na qual os neurônios reúnem as informações que possuem sobre um único objeto para “ver”, por exemplo, um carro em movimento. A outra é a segmentação, na qual os neurônios distinguem características que pertencem a objetos diferentes, como os movimentos relativos de dois carros em movimento. A visão é, portanto, um ato de interpretação dinâmica que requer processamento altamente flexível.
Neste estudo, as respostas de neurônios individuais de macacos foram registradas enquanto esses macacos assistiam a estímulos exibidos em um monitor de vídeo. Os estímulos estendiam-se além do “campo receptivo” de cada neurônio. Embora o movimento dentro destes campos receptivos fosse ambíguo devido à visão limitada de cada neurônio, esses neurônios foram capazes de acessar informações fornecidas por outros neurônios e recuperar a verdadeira direção do movimento. Esta propriedade desapareceu, contudo, quando o estímulo fora do campo receptivo não fazia parte do mesmo objeto perceptivo que estava dentro do campo receptivo. Nessas condições, os mesmos neurônios implementaram a segmentação: os movimentos das diferentes características foram representados de forma independente.
Isso mostra que os neurônios se adaptam rapidamente aos problemas computacionais que enfrentam, diz Stoner, acrescentando que esse mesmo tipo de mecanismo adaptativo pode estar subjacente ao processamento de outros atributos visuais, como brilho ou profundidade.
O estudo foi financiado pelo Howard Hughes Medical Institute e pelo National Institutes of Health.
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.
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