Lembranças do Futuro

Remembering the future: Our brain saves energy by predicting what it will see
March 24, 2010

(PhysOrg.com) -- Pesquisadores descobriram que o cérebro economiza energia predizendo o que provavelmente vai ver. De acordo com cientistas do departamento de psicologia da University of Glasgow, em colaboração com o Max-Planck Institute for Brain Research, em Frankfurt (Alemanha), o córtex visual não simplesmente reage a estímulos visuais, mas prediz ativamente o que ele tem probabilidades de ver em qualquer contexto dado - por exemplo, em abientes familiares como sua casa ou seu escritório.

Fazendo isso, ele utiliza menos energia para processar as imagens, mas se algo inesperado ocorrer naquele ambiente familiar, o córtex visual se torna mais ativo a fim de processar essas informações.

'Imagine sua mesa, em seu escritório', disse o principal pesquisador, Dr. Lars Muckli. 'Você já a viu um milhão de vezes, e seu cérebro sabe como ela é. Portanto, ele não precisa dispender muito tempo processando a cena. Ele já tem uma imagem mental daquilo, e então prediz que aquilo é o que verá antes que v. entre na sala'.

'Entretanto, se v. entrasse em seu escritório um dia e visse alguém totalmente inesperado sentado em sua cadeira - o Primeiro Ministro, por exemplo - seu cérebro teria que trabalhar mais para processar a mesma cena'.

As descobertas acabaram fazendo parte de uma nova hipótese desenvolvida pelo neurocientista do University College London, Karl Friston, chamada de codificação preditiva (predictive coding) - ou princípio da energia livre - que sugere que o cérebro prediz ativamente que input ele receberá, mais do que passivamente processe informações à medida que cheguem.

Disse o Dr. Muckli: ' Com codificação preditiva, queremos nos referir à idéia de que o cérebro gera predições que estimam qual o input visual que mais provavelmente receberá dadas as informações contextuais do passado recente. Para o cérebro, o assunto realmente é redução de surpresas'.

Para testar a hipótese da codificação preditiva, os pesquisadores de Glasgow conduziram um experimento no qual solicitou-se a 12 voluntários que vissem um estímulo visual enquanto passavam por uma tomografia cerebral funcional.

Os sujeitos tinham que olhar para um ponto fixo em uma tela de computador, acima e abaixo do qual dois pontos piscariam alternadamente, criando uma ilusão de movimento.

Para experiências predizíveis/impredizíveis, os pesquisadores apresentavam rapidamente um terceiro ponto na tela. Para testar o estímulo predizível, o ponto apareceria em um local entre os dois outros pontos, cronometrado para se correlacionar uma ilusão de movimento suave. Para testar o estímulo impredizível, ele apareceria fora de sincronia com a ilusão de movimento.
O córtex visual primário (V1) de cada sujeito era monitorado enquanto se faziam os testes, e os resultados mostraram que os padrões predizíveis resultaram em menos atividade no V1, em comparação com o estímulo impredizível.

Disse o Dr. Muckli: 'O cérebro espera ver coisas e realmente quer confirmar isso uma vez depois da outra - é quase como lembrar o futuro. Isso poderia explicar porque algumas vezes v. não nota alguma coisa diferente no ambiente, porque seu cérebro está vendo o que ele espera ver, mais do que realmente o que existe lá. O que temos que fazer agora é ampliar essa pesquisa para levarmos em consideração a codificação preditiva em ambientes mais naturais, e outros aspectos da percepção sensorial'.

O artigo, ‘Stimulus Predictability Reduces Responses in Primary Visual Cortex’, foi publicado no Journal of Neuroscience.

More information: Stimulus Predictability Reduces Responses in Primary Visual Cortex, The Journal of Neuroscience, February 24, 2010, 30(8):2960-2966; doi:10.1523/JNEUROSCI.3730-10.2010
Provided by University of Glasgow

Algo mais:

Um artigo aparentemente sobre os primórdios da atual investigação pode ser lido aqui.

Outro artigo, aqui, com ênfase nas áreas audiovisuais de integração.

Predictive coding: an account of the mirror neuron system
James M. Kilner Æ Karl J. Friston Æ Chris D. Frith 2007

Predictive Codes for Forthcoming Perception in the Frontal Cortex
Christopher Summerfield, Tobias Egner, Matthew Greene, Etienne Koechlin,
Jennifer Mangels, Joy Hirsch 2006