Prosperando no trabalho em equipe: uma nova pesquisa mostra como as células cerebrais filtram informações em grupos

Prosperando no trabalho em equipe: uma nova pesquisa mostra como as células cerebrais filtram informações em grupos

A descoberta de Salk pode ajudar a entender melhor como os neurônios trabalham juntos em redes para moldar nossas percepções do mundo

LA JOLLA—Quando percebemos o mundo ao nosso redor, certos objetos parecem ser mais perceptíveis do que outros, dependendo do que fazemos. Por exemplo, quando vemos uma montanha coberta de floresta à distância, a floresta parece um grande tapete verde. Mas à medida que nos aproximamos, começamos a notar as árvores individuais, e a floresta desaparece ao fundo. O que acontece no cérebro quando nossa experiência muda tão drasticamente?

Durante décadas, os cientistas que estudam o sistema visual pensaram que as células cerebrais individuais, chamadas neurônios, funcionam como filtros. Alguns neurônios preferem detalhes grosseiros da cena visual e ignoram detalhes sutis, enquanto outros fazem o oposto. Cada neurônio foi pensado para fazer sua própria filtragem.

Um novo estudo liderado por pesquisadores do Salk Institute desafia essa visão. O estudo revelou que os mesmos neurônios que preferem detalhes grosseiros podem mudar para preferir detalhes mais finos em diferentes condições. O trabalho, publicado na revista Neurônio em 31 de dezembro de 2018, pode ajudar a entender melhor os mecanismos neurais que moldam nossas percepções do mundo.

“Estávamos tentando olhar sob o capô e descobrir como esses filtros funcionam”, diz o professor Thomas Albright, diretor do Centro de Salk para Neurobiologia da Visão e autor sênior do estudo.

“Pensava-se que a seletividade dos neurônios era estável, mas nosso trabalho mostrou que as propriedades de filtragem dos neurônios são muito mais flexíveis do que se pensava anteriormente”, acrescenta o primeiro autor do estudo, Ambarish Pawar, pesquisador de pós-doutorado em Salk.

A equipe se concentrou em neurônios no córtex visual em um modelo animal. Aos animais foram mostrados padrões ópticos nos quais os pesquisadores variaram o contraste entre as áreas escuras e claras e mediram as preferências dos neurônios para detalhes grosseiros e finos. O objetivo era ver como os neurônios processam esses padrões, especificamente na área temporal média do cérebro dentro do córtex visual. Os cientistas esperavam descobrir que os neurônios estavam estritamente “sintonizados” para perceber detalhes grosseiros ou finos, mas não ambos. Em vez disso, eles descobriram que um neurônio individual pode filtrar detalhes finos e grosseiros, dependendo do contraste do padrão.

Ao medir as taxas de disparo de vários neurônios ativados pelos estímulos ópticos, os pesquisadores mostraram que essa flexibilidade era mais provável se redes inteiras de neurônios agissem como filtros em vez de neurônios individuais.

“Nossos resultados sugerem que a descrição anteriormente comum de neurônios individuais como filtros estava incorreta”, diz Sergei Gepstein, cientista do Centro de Neurobiologia da Visão em Salk e co-autor do novo estudo.

“A preferência dos neurônios pode mudar devido a uma mudança no equilíbrio de sinais positivos (excitatórios) e sinais negativos (inibitórios) pelos quais os neurônios se comunicam na rede”, acrescenta Pawar.

Os pesquisadores mostraram que a união dota as redes de neurônios com uma grande flexibilidade em suas preferências, podendo facilmente adaptar e sintonizar o cérebro às condições mutáveis, assim como você pode sintonizar um rádio para obter uma boa recepção enquanto dirige.

“Descobrimos uma nova dimensão de adaptabilidade das redes corticais”, diz Gepshtein. “Nossos resultados deixaram claro que, para compreender essa adaptabilidade, temos que repensar o que são as unidades de computação do cérebro. a rede neural maleável – que é mais adequada como uma unidade do que como um neurônio individual.”

“Esta descoberta inesperada pode nos ajudar a esclarecer os mecanismos neurais que fundamentam a enorme adaptabilidade do cérebro a um ambiente em constante mudança”, diz Pawar.

Albright acrescenta que, “mesmo que o estudo tenha se centrado no sistema visual, essa mesma qualidade flexível das redes neurais provavelmente se aplica a outras partes do cérebro”.

Agora que viram as redes neuronais adaptáveis ​​em acção, os investigadores planeiam estudar como as mudanças nestas redes afectam o comportamento.

Sergey Savel'ev, da Universidade de Loughborough, também é autor deste artigo.

O trabalho foi financiado pelo National Institute of Health's National Eye Institute (NEI; R01 EY018613), um NEI Core Grant para Vision Research (P30 EY019005), a GemCon Family Foundation e Conrad T. Prebys.