Uma nova pesquisa da Washington University em St. Louis revela que os neurônios no córtex visual – a parte do cérebro que processa os estímulos visuais – mudam suas respostas ao mesmo estímulo ao longo do tempo.
Embora outros estudos tenham documentado “deriva representacional” em neurônios nas partes do cérebro associadas ao odor e à memória espacial, esse resultado é surpreendente porque a atividade neural no córtex visual primário é considerada relativamente estável.
O estudo publicado em 27 de agosto na Nature Communications foi liderado por Ji Xia, um recente Ph.D. graduado pelo laboratório de Ralf Wessel, professor de física em Artes e Ciências. Xia agora é pós-doutorando na Universidade de Columbia.
“Sabemos que o cérebro é uma estrutura flexível porque esperamos que a atividade neural no cérebro mude ao longo dos dias quando aprendemos ou quando ganhamos experiência – mesmo quando adultos”, disse Xia. “O que é um tanto inesperado é que mesmo quando não há aprendizagem, ou nenhuma mudança de experiência, a atividade neural ainda muda ao longo dos dias em diferentes áreas do cérebro.”
Os pesquisadores do grupo de Wessel exploram o processamento de informações sensoriais no cérebro. Trabalhando com colaboradores, eles usam a nova análise de dados para abordar questões de dinâmica e computação em circuitos neurais do córtex visual do cérebro.
O co-autor sênior do estudo Michael J. Goard, do Instituto de Pesquisa de Neurociência da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, mostrou a ratos um único clipe de filme curto em um loop. (Eles usaram uma seção da abertura de um clássico filme em preto e branco de Orson Welles, de rigueur para os estudos de visão de camundongos de hoje.) Enquanto um camundongo assistia ao filme, os pesquisadores registraram simultaneamente a atividade em várias centenas de neurônios no córtex visual primário, usando imagens de cálcio de dois fótons.
Os cientistas repetiram as sessões de visualização semanalmente por até sete semanas, gravando a atividade dos mesmos neurônios nos mesmos ratos enquanto assistiam ao loop do mesmo clipe de filme de 30 segundos.
Em seguida, os físicos da Universidade de Washington analisaram os dados dos ratos que assistiam ao filme, usando novas abordagens computacionais para analisar as mudanças na atividade da população neuronal ao longo do tempo.
Os pesquisadores descobriram que as respostas de um único neurônio a filmes naturais são instáveis ao longo de semanas. Em outras palavras, os neurônios individuais não responderam da mesma maneira aos estímulos visuais – o que estava acontecendo na tela no mesmo momento do filme – quando o rato assistiu ao filme em uma semana em comparação com outra semana. Este achado da pesquisa foi consistente com um estudo publicado por seus colaboradores na mesma edição do jornal, disse Xia.
No entanto, neste estudo em particular, os físicos da Universidade de Washington foram capazes de desenvolver uma maneira de decodificar a resposta aos estímulos visuais ao longo de semanas se eles considerassem na atividade da população todos os neurônios rastreados para um determinado camundongo – eles simplesmente não podiam fazer usando apenas neurônios individuais.
Embora Xia tenha mapeado uma representação consistente do clipe de filme usando a atividade da população, os cientistas ainda não sabem se essa representação do córtex visual primário é o que as áreas cerebrais a jusante estão realmente lendo.
Nos últimos 10 anos, os neurocientistas documentaram cada vez mais exemplos semelhantes dessa “variação representacional” na atividade neural em diferentes áreas do cérebro – com os primeiros estudos relatando variação na atividade dos neurônios no hipocampo e no córtex parietal posterior.
Mas mesmo com esses estudos já publicados, muitos cientistas não estão preparados para lidar com a possibilidade de deriva em outras áreas do cérebro, disse Xia.
“As pessoas ainda não esperam que esse tipo de desvio venha do córtex visual primário”, disse ela. “A crença geral é que esses córtices sensoriais primários devem ser muito confiáveis, porque se espera que eles codifiquem fielmente as informações dos estímulos sensoriais.”
Publicado em 30/08/2021 15h26
Artigo original:
Estudo original: