O que está acontecendo no cérebro quando algo parece familiar ?

 Uma nova teoria para o que está acontecendo no cérebro quando algo parece familiar

Déjà vu (que significa "já visto" em francês)

Quando uma pessoa vê uma imagem familiar, mesmo tendo visto apenas uma vez por alguns segundos, algo único acontece no cérebro humano.

Até recentemente, os neurocientistas acreditavam que a atividade vigorosa em uma parte visual do cérebro chamada córtex inferotemporal (TI) significava que a pessoa estava olhando para algo novo, como o rosto de um estranho ou uma pintura nunca antes vista. Menos atividade do córtex de TI, por outro lado, indica familiaridade.

Mas algo sobre essa teoria, chamado supressão de repetição, não se sustentou para a neurocientista Nicole Rust da Universidade da Pensilvânia. "Imagens diferentes produzem quantidades diferentes de ativação, mesmo quando são novas", diz Rust, professor associado do Departamento de Psicologia. Além disso, outros fatores - o brilho de uma imagem, por exemplo, ou seu contraste - resultam em um efeito semelhante.

Em um artigo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences , ela e o pós-doutorado Vahid Mehrpour, junto com o pesquisador da Penn, Travis Meyer e Eero Simoncelli da Universidade de Nova York, propõem uma nova teoria, na qual o cérebro entende o nível de a ativação é esperada de uma entrada sensorial e a corrige, deixando para trás o sinal de familiaridade. Eles chamam isso de supressão de referência sensorial.

O sistema visual

O laboratório de Rust se concentra em sistemas e neurociência computacional, que combina medições de atividade neural e modelagem matemática para descobrir o que está acontecendo no cérebro. Um aspecto está relacionado ao sistema visual. “O grande problema central da visão é como colocar as informações do mundo em nossas cabeças de uma forma interpretável. Sabemos que nossos sistemas sensoriais precisam quebrar isso”, diz ela.

É um processo complicado, muito simplificado aqui para maior clareza: a informação chega ao olho por meio de bastonetes e cones. Ele viaja neurônio por neurônio através de uma pilha de áreas do cérebro que compõem o sistema visual e, finalmente, para uma área do cérebro visual chamada córtex IT. Seus 16 milhões de neurônios são ativados em padrões diferentes dependendo do que está sendo visto, e o cérebro deve então interpretar os padrões para entender o que está vendo.

“Você obtém um padrão para um rosto específico. Você obtém um padrão diferente para 'xícara de café'. Você obtém um padrão diferente para 'lápis' ", diz Rust. "Isso é o que o sistema visual faz. Ele constrói o mundo de volta para ajudá-lo a decifrar o que você está olhando."

Além de seu papel na visão, acredita-se que a ativação do córtex IT também desempenhe um papel na memória. A supressão de repetição, a velha teoria, baseia-se na ideia de que existe um limiar de ativação que é ultrapassado: mais atividade neural diz ao cérebro que a imagem é nova, menos indica uma que já foi vista.

Como vários fatores afetam a quantidade total de atividade neural, também chamada de picos, no córtex IT, o cérebro não consegue discernir o que está causando especificamente a reação. Pode ser memória, contraste de imagem ou qualquer outra coisa, diz Mehrpour. “Propomos uma nova ideia de que o cérebro corrige as alterações causadas por esses outros fatores, no nosso caso o contraste”, diz. Após essa calibração, o que resta é a ativação cerebral isolada para familiaridade. Em outras palavras, o cérebro entende quando está vendo algo que viu anteriormente.

Implicações de longo prazo

Para chegar a essa conclusão, os pesquisadores apresentaram sequências de imagens em tons de cinza para dois macacos rhesus machos adultos. Cada imagem apareceu exatamente duas vezes, a primeira vez como nova, a segunda vez como familiar, em uma gama de combinações de alto e baixo contraste. Cada visualização durou precisamente meio segundo. Os animais foram treinados para usar movimentos oculares para indicar se uma imagem era nova ou familiar, desconsiderando os níveis de contraste.

Enquanto os macacos realizavam essa tarefa de memória, os pesquisadores registravam a atividade neural no córtex de TI, medindo os picos de centenas de neurônios individuais, um método único que difere daqueles que medem proxies da atividade neural em média em 10.000 neurônios disparando. Como Rust e seus colegas queriam entender o código neural, eles precisavam de informações para neurônios individuais.

Usando uma abordagem matemática, eles decifraram os padrões de espinhos que explicavam como os macacos podiam distinguir a memória do contraste. Isso acabou por confirmar a hipótese deles. "Familiaridade e contraste mudam a taxa de disparo geral", diz Rust. "O que estamos dizendo é que o cérebro pode separar e isolar um do outro."

No futuro, uma melhor compreensão desse processo pode ter aplicações para inteligência artificial, diz Mehrpour. "Se soubermos como o cérebro representa e reconstrói as informações na memória na presença de mudanças na entrada sensorial, como contraste, podemos projetar sistemas de IA que funcionam da mesma maneira", diz ele. "Poderíamos construir máquinas que funcionem da mesma maneira que nosso cérebro."

Além disso, Rust diz que no futuro as descobertas podem ter implicações no tratamento de doenças que prejudicam a memória, como o Alzheimer. "Ao compreender como funciona a memória em um cérebro saudável, você pode lançar as bases para desenvolver medidas preventivas e tratamentos para os distúrbios relacionados à memória que assolam uma população idosa."

Mas para que tudo isso aconteça, será crucial continuar cavando, diz ela. "Para fazer isso direito, temos que entender o sinal de memória que está impulsionando o comportamento." Este trabalho aproxima os neurocientistas.

Fonte da história:

Materiais fornecidos pela University of Pennsylvania . Original escrito por Michele W. Berger.