doi.org/10.1371/journal.pbio.3002564
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#Cérebro
Pela primeira vez, os pesquisadores usam uma combinação de MEG e fMRI para mapear a dinâmica espaço-temporal do cérebro humano de uma imagem visual sendo reconhecida.
Por quase uma década, uma equipe de pesquisadores do Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial do MIT (CSAIL) tem procurado descobrir por que certas imagens persistem na mente das pessoas, enquanto muitas outras desaparecem. Para fazer isso, eles começaram a mapear a dinâmica espaço-temporal do cérebro envolvida no reconhecimento de uma imagem visual. E agora, pela primeira vez, os cientistas aproveitaram os pontos fortes combinados da magnetoencefalografia (MEG), que capta o tempo da atividade cerebral, e da ressonância magnética funcional (fMRI), que identifica regiões ativas do cérebro, para determinar com precisão quando e onde o cérebro processa. uma imagem memorável.
Seu estudo de acesso aberto, publicado este mês na PLOS Biology, usou 78 pares de imagens correspondentes ao mesmo conceito, mas diferindo em suas pontuações de memorabilidade – uma era altamente memorável e a outra era fácil de esquecer. Essas imagens foram mostradas a 15 sujeitos, com cenas de skate, animais em diversos ambientes, objetos do cotidiano como xícaras e cadeiras, paisagens naturais como florestas e praias, cenas urbanas de ruas e prédios e rostos com diferentes expressões. O que eles descobriram foi que uma rede de regiões cerebrais mais distribuída do que se pensava anteriormente está ativamente envolvida nos processos de codificação e retenção que sustentam a memorização.
“As pessoas tendem a se lembrar de algumas imagens melhor do que outras, mesmo quando são conceitualmente semelhantes, como cenas diferentes de uma pessoa andando de skate”, diz Benjamin Lahner, estudante de doutorado do MIT em engenharia elétrica e ciência da computação, afiliado do CSAIL e primeiro autor do estudar. “Identificamos uma assinatura cerebral de memorização visual que surge cerca de 300 milissegundos depois de ver uma imagem, envolvendo áreas do córtex occipital ventral e do córtex temporal, que processa informações como percepção de cores e reconhecimento de objetos. Esta assinatura indica que imagens altamente memoráveis provocam respostas cerebrais mais fortes e sustentadas, especialmente em regiões como o córtex visual inicial, que anteriormente subestimamos no processamento da memória.”
Embora imagens altamente memoráveis mantenham uma resposta mais elevada e mais sustentada durante cerca de meio segundo, a resposta a imagens menos memoráveis diminui rapidamente. Essa percepção, elaborou Lahner, poderia redefinir nossa compreensão de como as memórias se formam e persistem. A equipe prevê que esta pesquisa tenha potencial para futuras aplicações clínicas, particularmente no diagnóstico precoce e no tratamento de distúrbios relacionados à memória.
O método de fusão MEG/fMRI, desenvolvido no laboratório da cientista pesquisadora sênior do CSAIL, Aude Oliva, captura habilmente a dinâmica espacial e temporal do cérebro, superando as restrições tradicionais de especificidade espacial ou temporal. O método de fusão contou com uma ajudinha de seu amigo de machine learning, para melhor examinar e comparar a atividade do cérebro ao observar várias imagens. Eles criaram uma “matriz representacional”, que é como um gráfico detalhado, mostrando como as respostas neurais são semelhantes em várias regiões do cérebro. Este gráfico ajudou-os a identificar os padrões de onde e quando o cérebro processa o que vemos.
Escolher pares de imagens conceitualmente semelhantes com pontuações de memorabilidade altas e baixas foi o ingrediente crucial para desbloquear esses insights sobre memorabilidade. Lahner explicou o processo de agregação de dados comportamentais para atribuir pontuações de memorabilidade às imagens, onde eles fizeram a curadoria de um conjunto diversificado de imagens de alta e baixa memorabilidade com representação equilibrada em diferentes categorias visuais.
Apesar dos avanços alcançados, a equipe nota algumas limitações. Embora este trabalho possa identificar regiões do cérebro que apresentam efeitos significativos de memorização, não pode elucidar a função das regiões na forma como contribui para uma melhor codificação/recuperação da memória.
“Compreender os fundamentos neurais da memorabilidade abre caminhos interessantes para avanços clínicos, particularmente no diagnóstico e tratamento precoce de distúrbios relacionados à memória”, diz Oliva. “As assinaturas cerebrais específicas que identificamos para memorização podem levar a biomarcadores precoces para a doença de Alzheimer e outras demências. Esta pesquisa abre caminho para novas estratégias de intervenção que são perfeitamente ajustadas ao perfil neural do indivíduo, potencialmente transformando o cenário terapêutico para deficiências de memória e melhorando significativamente os resultados dos pacientes.”
“Estas descobertas são entusiasmantes porque nos dão uma ideia do que está acontecendo no cérebro entre ver algo e guardá-lo na memória”, diz Wilma Bainbridge, professora assistente de psicologia na Universidade de Chicago, que não esteve envolvida no estudo. “Os pesquisadores aqui estão captando um sinal cortical que reflete o que é importante lembrar e o que pode ser esquecido logo no início.”
Lahner e Oliva, que também é diretor de engajamento estratégico da indústria no MIT Schwarzman College of Computing, diretor do MIT-IBM Watson AI Lab do MIT e investigador principal do CSAIL, juntam-se à professora assistente da Western University, Yalda Mohsenzadeh, e à pesquisadora da Universidade de York, Caitlin Mullin. No papel. A equipe reconhece uma doação de instrumento compartilhado dos Institutos Nacionais de Saúde, e seu trabalho foi financiado pela Vannevar Bush Faculty Fellowship por meio de uma doação do Office of Naval Research, um prêmio da National Science Foundation, um prêmio da Iniciativa de Pesquisa Universitária Multidisciplinar por meio de uma doação do Army Research Office. e a bolsa EECS MathWorks. Seu artigo foi publicado na PLOS Biology.
Publicado em 29/04/2024 13h44
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