A construção da atenção visual destacada no nível neuronal

Um outdoor gigante pisca na beira de uma estrada secundária. Por que ele chama nossa atenção com mais facilidade do que outros detalhes da paisagem? No Instituto do Cérebro de Paris, Tal Seidel Malkinson, Jacobo Sitt, Paolo Bartolomeo e seus colegas mostram que a atenção exógena – a capacidade de ser involuntariamente atraído por um elemento específico em nosso ambiente – é construída gradualmente no córtex, de trás para a frente. na frente do cérebro, dentro de três redes fronto-parietais. Estas redes neurais permitem-nos explorar o espaço de forma eficiente, desconsiderando objetos familiares e favorecendo estímulos visuais novos ou inesperados.

As descobertas dos pesquisadores são publicadas na revista Comunicações da Natureza.

Num mundo inundado por um fluxo constante de novas informações – notificações, anúncios, e-mails, notícias – muitas vezes lutamos para evitar que a nossa atenção seja constantemente sequestrada por eventos externos. Mas está realmente ao nosso alcance filtrar e selecionar nossas percepções? E por que nos distraímos tão facilmente?

“A atenção exógena, o processo cognitivo que permite que um estímulo visual saliente se imponha a nós, é automático. Quando um colega passa pela nossa mesa, nossa atenção é desviada da tela do computador, apesar de nós mesmos”, explica Tal Seidel Malkinson (Universidade de Lorraine ), ex-pós-doutorado no Paris Brain Institute e agora professor e pesquisador em neurociências. “Este fenômeno é muito familiar para qualquer pessoa que tente manter o foco. No entanto, os mecanismos cerebrais por trás dele ainda são pouco compreendidos.”

A ressonância magnética funcional ou o eletroencefalograma (EEG) são geralmente usados ​​para estudar o substrato neural para atenção exógena, mas essas técnicas são limitadas pela baixa resolução temporal ou espacial.

“Para acompanhar como o cérebro constrói a atenção espacial – que envolve redes neurais grandes e rápidas – precisávamos registrar a atividade elétrica dos neurônios em todo o córtex e com grande detalhe”, acrescenta o pesquisador.

O mais próximo possível dos neurônios

Para este fim, Malkinson e seus colegas recrutaram 28 pacientes que receberam eletrodos de profundidade como parte de uma avaliação pré-cirúrgica para epilepsia resistente a medicamentos. Colocados individualmente para cada paciente, os eletrodos cobriram cerca de 1.400 zonas de contato nas profundezas do cérebro, dando aos pesquisadores uma visão detalhada da atividade neural durante os testes de atenção.

Os participantes tiveram que olhar para duas caixas separadas por uma pequena cruz destinada a focar a sua atenção. Ocasionalmente, um alvo aparecia na caixa à esquerda ou à direita; o sujeito teve que apertar um botão para sinalizar que o tinha visto. Por fim, os alvos eram precedidos por pistas visuais periféricas capazes de captar a atenção do sujeito e anunciar onde o alvo estava prestes a aparecer (sugestão válida) ou a área oposta (sugestão inválida).

“Este protocolo é útil para medir em que condições a atenção é captada por um evento ou redirecionada para outro”, descreve Paolo Bartolomeo (Inserm), coautor do estudo. “Também torna possível medir o tempo de reação dos sujeitos e compreender quais estímulos visuais o cérebro provavelmente agrupará – para processá-los como um evento único ou como eventos sucessivos.”

Para interpretar os dados altamente complexos das gravações intracerebrais, Tal Seidel Malkinson e Jacobo Sitt (Inserm) desenvolveram um método de aprendizagem não supervisionado: um algoritmo agrupa os eletrodos que possuem atividade semelhante ao longo do tempo para revelar a dinâmica global das áreas estudadas. Esta abordagem permite aos pesquisadores observar a atividade cerebral enquanto reduz a influência de seus preconceitos teóricos.

O gradiente de atenção em ação

Seus resultados identificaram três redes corticais que foram ativadas sucessivamente de trás para frente do cérebro quando a atenção dos participantes era capturada por estímulos visuais, como se a atenção estivesse se desenvolvendo gradualmente no córtex até a reação final do sujeito – neste caso, pressionar um botão.

“Há um continuum de atividade no córtex. Nas redes identificadas nas regiões parieto-occipital, a atividade cerebral processa primeiro a informação visual. Depois, nas regiões frontais, reflete a resposta comportamental”, explica Malkinson. “Mostramos que a atenção surge como uma ponte entre esses dois pólos. De certa forma, a atenção conecta a percepção à ação.”

“Esta é a primeira vez que a dinâmica das redes de atenção exógena aparece de forma tão clara, bem como o seu lugar na organização do córtex”, diz Bartolomeo. “Além disso, este trabalho permitiu-nos observar o correlato neural da inibição do retorno – um fenómeno de atenção em que se observa um tempo de reacção mais longo quando alguém é exposto a estímulos visuais numa região do espaço que já explorou, em comparação com uma região do espaço isso ainda é desconhecido.”

A inibição de retorno é um filtro que nos permite ignorar automaticamente informações visuais familiares. Por exemplo, se estivermos tentando localizar um esquilo em uma árvore, os galhos que examinamos não serão mais o foco de atenção, mesmo que estejam balançando ao vento.

“A inibição do retorno provavelmente promove uma exploração eficiente”, acrescenta o pesquisador. “É frequentemente defeituoso em alguns pacientes que sofreram um acidente vascular cerebral. Aumentar o nosso conhecimento dos mecanismos de atenção poderia, a longo prazo, contribuir para tratá-los melhor”.