Researchers crack part of the neuronal code
December 22, 2009
December 22, 2009
Cientistas foram capazes de predizer as letras apresentadas a animais de teste com base em sua atividade cerebral. Com esta finalidade, eles criaram uma simulação em computador de neurônios simples e os alimentaram com os dados que tinham mensurado nos cérebros dos animais em resposta a um estímulo visual.
(PhysOrg.com) - Próteses para pacientes paralisados, comunicação com pacientes que perderam toda sua capacidade de comunicação - as expectativas da moderna pesquisa cerebral são elevadas. Entretanto, tais interfaces cérebro-máquina (cyborgs) exigem um dicionário completo, com vuja ajuda as atividades do cérebro podem ser traduzidas com sucesso em desejos, idéias e planejamentos motores.
Juntamente com colegas da Graz University of Technology, cientistas do Max Planck Institute for Brain Research, em Frankfurt, foram capazes de dar um passo adiante para realizar isso. Eles demonstraram que os estágios iniciais de processamento do cérebro reúnem informações durante um extenso período.
Como o cérebro armazena informações detalhadas dos estímulos sensoriais? O quanto podem ler os pesquisadores a partir da atividade de certas regiões do cérebro? Descobertas recentes confirmam uma nova teoria. Até agora, os cientistas achavam que os estágios iniciais do processamento cerebral de informações ocorria gradualmente, isto é, os estímulos eram processado um após o outro como numa sequência em forma de esteira rolante. Agora, essa idéia tem que ser revisada. Como demonstraram Danko Nikolić, do Max Planck Institute for Brain Research, e seus colegas austríacos Wolfgang Maass e Stefan Häusler, a atividade em áreas cerebrais iniciais depende dos estímulos que ocorrem pouco depois. "O cérebro funciona como uma panela de água na qual se jogam pedras, e como resultado são formadas ondas", explica Nikolić. "As ondas se sobrepõem, mas as informações sobre o número de pedras jogadas dentro da panela e quando foram jogadas são retidas nos complexos padrões de atividade do fluido resultantes".
O cérebro é claramente capaz de tornar as informações úteis, e, por exemplo, superimpor imagens vistas em sucessão. A duração e intensidade do efeito continuado de imagens que acabaram de ser vistas corresponde a uma memória visual bastante detalhada conhecida como memória icônica.Se v. vê uma mensagem e fecha os olhos imediatamente a seguir, ela permanece visível por um curto período. Pode se localizar no córtex visual primário.
Os pesquisadores 'lêem' a atividade cerebral
Os cientistas mostraram letras a gatos, enquanto eletrodos gravavam a atividade uma cem células do córtex visual primário desses animais. A equipe de Graz criou neurônios simulados por computador para a interpretação desses sinais. Com base na atividade dos neurônios, os cientistas puderam concluir qual a letra tinha acado de ser vista pelo gato. Seguindo um breve período de treinamento, as células simuladas foram capazes de fornecer indicvações bastante confiáveis dos estímulos visuais processados. Os pesquisadores, então, trocaram as letras, alteraram a duração de sua apresentação ou a das pausas entre elas. Então tentaram predizer novamente que letras foram mostradas aos gatos e as letras que eles tinham visto há pouco. Os resultados obtidos dão sustentação à teoria da 'onda': além das informações sobre a imagem que acabaram de ver, os neurônios também transmitiram informações sobre as imagens vistas anteriormente.
Os cientistas mostraram letras a gatos, enquanto eletrodos gravavam a atividade uma cem células do córtex visual primário desses animais. A equipe de Graz criou neurônios simulados por computador para a interpretação desses sinais. Com base na atividade dos neurônios, os cientistas puderam concluir qual a letra tinha acado de ser vista pelo gato. Seguindo um breve período de treinamento, as células simuladas foram capazes de fornecer indicvações bastante confiáveis dos estímulos visuais processados. Os pesquisadores, então, trocaram as letras, alteraram a duração de sua apresentação ou a das pausas entre elas. Então tentaram predizer novamente que letras foram mostradas aos gatos e as letras que eles tinham visto há pouco. Os resultados obtidos dão sustentação à teoria da 'onda': além das informações sobre a imagem que acabaram de ver, os neurônios também transmitiram informações sobre as imagens vistas anteriormente.
Com as coisas estabelecidas até aqui, os pesquisadores quiseram identificar os aspectos da atividade cerbral que envolviam mais informações. Do mesmo modo que o tom, a cadência ou a palavra transportam significado em diferentes línguas, a linguagem do cérebro poderia estar baseada, por exemplo, na intensidade ou no timing preciso da resposta. Para estabelecer isso, os cientistas toldaram a precisão temporal e observaram como o poder preditivo das células modificadas se modificou. Sem as informações temporais, houve continuada diminuição desse poder. Portanto, o cérebro claramente codifica as informaões sobre um estímulo em termos tanto da intensidade como da precisa estrutura temporal das respostas neuronais.
Os pesquisadores deram as boas vindas particularmente ao fato de que a célula simulada era relativamente simples em sua estrutura e ainda assim fornecia bons resultados. "Quando criamos um projeto mais sofisticado para o programa de avaliação, a qualidade da leitura só mudou marginalmente. Isto facilita enormemente a tarefa de desenvolver próteses artificiais", diz Nikolić.
Os pesquisadores deram as boas vindas particularmente ao fato de que a célula simulada era relativamente simples em sua estrutura e ainda assim fornecia bons resultados. "Quando criamos um projeto mais sofisticado para o programa de avaliação, a qualidade da leitura só mudou marginalmente. Isto facilita enormemente a tarefa de desenvolver próteses artificiais", diz Nikolić.
(Mais informações: Danko Nikolić, Stefan Häusler, Wolf Singer & Wolfgang Maass, Distributed fading memory for stimulus properties in the primary visual cortex, PLoS Biology, December 22nd, 2009)
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Provided by Max-Planck-Gesellschaft
http://www.physorg.com/news180694657.html
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Ilustração: Maxalot (do blog Basic Sounds)
