Os pesquisadores identificaram uma região cerebral que poderia codificar informações para reduzir o desfoque visual enquanto um animal está em movimento.
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EUNa década de 1860, o médico Hermann von Helmholtz fez um experimento simples para entender como o mundo permanece ainda durante os movimentos oculares. Com uma cabeça parada, ele fechou um olho e girou o outro para olhar em volta. Apesar do rápido dardos do olho aberto, ele notou que a imagem do ambiente parecia estável, em vez de borrada. Em seguida, em vez de mover os olhos naturalmente, ele gentilmente empurrou -o no soquete com um dedo e notou o movimento caótico da vista. Por que o mundo muda quando uma força externa é usada para mover o olho, mas não quando se gira por conta própria?
Von helmholtz propôs que, quando um animal decide mover os olhos naturalmente, certas áreas do cérebro recebem uma duplicata desse comando chamado cópia de eferênciaque sinaliza que o próximo movimento do mundo é resultado do movimento ocular e não da mudança real do meio ambiente.1 Esta mensagem está ausente quando uma força externa move o campo visual. “Quando o dedo sequestra o movimento, ele tira a cópia da eferença e vemos o que acontece em um mundo sem um”, disse Tomas Vega-Zunigaum neurocientista do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA). A cópia da efesa desempenha um papel crucial na capacidade de um animal de diferenciar seu próprio movimento daquele do mundo circundante, que por sua vez é essencial para Percepção coerente e comportamento.2
A compreensão dos mecanismos neurais dessa coordenação do corpo cerebral intrigou neurocientistas por décadas. Investigações anteriores sugeriram que a cópia de eFerence se origina em várias regiões talâmicas e corticais do cérebro. Agora, os pesquisadores da ISTA mostraram que uma região do tálamo, chamada núcleo geniculado lateral ventral (VLGN), serve como uma interface entre os circuitos neurais visuais e motores e é responsável por corrigir o desfoque induzido por motção própria. Essas descobertas em ratos, publicadas em Neurociência da naturezapoderia ajudar os pesquisadores a entender melhor como os sentidos de um organismo representam fielmente o mundo e permitir o comportamento apropriado.3
A percepção visual é complexa e requer comunicação perfeita entre diferentes áreas do cérebro. Uma dessas regiões que integra percepções visuais e outras sensoriais com o movimento é o Colícula superior.4 Essa estrutura de várias camadas recebe informações visuais diretamente da retina, bem como indiretamente através do córtex visual. “O colículo superior é como um mapa do mundo. Ele sabe onde as coisas estão no espaço”, disse Vega-Zuniga, coautora do estudo. Em experimentos anteriores em primatas, os pesquisadores mostraram que o colículo superior envia sinais para áreas no córtex que controlam os movimentos oculares. Assim, Vega-zuniga e seus colegas levantaram a hipótese de que os neurônios que enviam informações ao colículo superior poderiam servir como fonte da cópia da eFerence e do desfoque correto induzido por movimento.
Uma função importante da cópia de eFerência é bloquear certas entradas sensoriais para manter a percepção coerente para o organismo. Por exemplo, a sinalização auditiva nos grilos diminui durante seus próprios chirps, para não dessensibilizar a audição em outros momentos. Como isso é alcançado através da supressão ou inibição, a equipe se concentrou no VLGN, que forma conexões inibitórias com neurônios em colículos superiores.
Os neurocientistas Olga Symonova e Tomas Vega-Zuniga, juntamente com seus colegas, usaram uma configuração de imagem personalizada para visualizar a atividade cerebral de ratos enquanto os animais estavam acordados e se comportando.
Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria
Vega-zuniga e seus colegas queriam determinar como o VLGN modula a atividade dos neurônios colículos superiores em um mouse que está acordado e executando diversos comportamentos. Eles construíram uma configuração experimental na qual o animal poderia correr livremente em uma pequena bola enquanto espiavam seu cérebro através de uma pequena janela em seu crânio. Usando a imagem de cálcio para visualizar a atividade dos neurônios VLGN, os pesquisadores observaram que os neurônios talâmicos responderam a estímulos visuais e movimento, incluindo movimento ocular, tornando-os bem adequados para modular sinais visuais no colículo superior em resposta ao auto-movimento.
No entanto, permaneceu a questão: o VLGN produz uma cópia de eferência que ajuda a diferenciar entre o eu e o movimento externo? Os pesquisadores registraram respostas neuronais do VLGN ao movimento dos olhos naturais ou ao movimento ocular simulado pelo movimento de um ambiente virtual ao redor dos ratos, representando o eu e o movimento externo, respectivamente. Eles descobriram que os neurônios VLGN apenas responderam ao movimento próprio. Além disso, quando a equipe bloqueou a atividade do VLGN, as respostas neuronais ao movimento ocular no colículo superior se tornaram mais longas e mais frequentes, sugerindo que o VLGN reduz o tempo efetivo da exposição visual durante o movimento, reduzindo assim o desfoque.
Para confirmar isso, Vega-zuniga e seus colegas testaram quão bem os ratos poderiam perceber a profundidade, o que não apenas requer a percepção visual e de movimento, mas é afetada prejudicialmente pela visão borrada. Eles observaram que os ratos nos quais a saída do VLGN foi bloqueada mostrou redução da evitação de um penhasco na arena comportamental, demonstrando dificuldade em julgar a profundidade. Com base nisso, os autores sugeriram que o VLGN é importante para a percepção visual durante os movimentos auto-gerados.
No entanto, alguns pesquisadores acham que é muito cedo para inferir isso com convicção. “Eles precisam demonstrar que há um portão informativo no nível do VLGN que diz ao córtex: ‘Olha, não é o mundo externo que está se movendo, é você que está se movendo’”, disse Maria Morroneum neurocientista da Universidade de Pisa, que não estava envolvido no estudo. “Isso mudará o campo da visão ativa.”
Aman Saleemum neurocientista comportamental da University College London, que não contribuiu para o estudo, expressou reservas semelhantes. “(O VLGN) tem uma influência moduladora ou está codificando ativamente informações?” ele questionou. Enquanto ele aprecia a caracterização aprofundada dos circuitos e comportamentos relacionados ao VLGN, ele está ansioso por dados sobre os cálculos detalhados em cada etapa, desde as informações que chegam pela retina até o que o animal vê quando faz o movimento.