A capacidade do cérebro de interpretar o mundo visual não depende apenas da sua camada externa avançada, o córtex. um novo estudo Biologia PLOS Revelou que uma região evolutivamente mais antiga do cérebro, o colículo superior, contém redes neurais capazes de realizar cálculos visuais básicos. Esses circuitos permitem ao cérebro separar objetos de seu fundo e identificar quais pistas visuais são mais relevantes no espaço.
Os investigadores descobriram que este sistema antigo, comum a todos os vertebrados, pode gerar de forma independente interações centro-envolvente – um processo visual central que ajuda a detetar arestas, contrastes e detalhes marcantes no ambiente.
“Durante décadas pensou-se que estes cálculos eram exclusivos do córtex visual, mas mostrámos que uma estrutura evolutivamente mais antiga, o colículo superior, também pode realizar estes cálculos de forma autónoma”, explica Andreas Kardamakis, chefe do Laboratório de Circuitos Neurais do Laboratório de Acção Visual do Instituto de Neurociências (IN), um centro conjunto do Conselho Nacional de Investigação Espanhol (CSIC) e da Universidade Miguel Hernández de Elche (UMH). “Isso significa que a capacidade de analisar o que vemos e decidir o que merece a nossa atenção não é uma invenção recente do cérebro humano, mas um mecanismo que surgiu há mais de meio bilhão de anos”.
O antigo ‘radar’ do cérebro para o que importa
O colículo superior funciona como um radar embutido, captando sinais diretamente da retina antes que o córtex os receba. Ajuda a determinar quais partes de uma cena visual são mais importantes. Quando um objeto se move, pisca ou entra repentinamente no campo de visão, essa estrutura é a primeira a responder, guiando o olho para encontrar novos estímulos.
Para explorar como esse processo se desenrola, a equipe combinou ferramentas avançadas como optogenética padronizada, eletrofisiologia e modelagem computacional. Ao usar a luz para ativar vias retinianas específicas e registrar respostas de fatias de cérebros de camundongos, eles descobriram que o colículo superior pode suprimir sinais visuais centrais quando as áreas circundantes se tornam ativas – uma característica definidora do processamento centro-surround. Este efeito foi apoiado por mapeamento específico do tipo de célula e simulações computacionais em larga escala.
“Descobrimos que o colículo superior não apenas transmite informação visual, mas também processa e filtra ativamente a informação visual, reduzindo as respostas a estímulos uniformes e melhorando o contraste”, disse Kuisong Song, co-autor do artigo. “Isso sugere que a capacidade de selecionar ou priorizar informações visuais está incorporada nos circuitos subcorticais mais antigos do cérebro”. Estes resultados sugerem que os mecanismos que orientam a atenção estão profundamente enraizados em estruturas cerebrais antigas, muito antes da evolução das áreas corticais superiores.
Raízes evolutivas e significado cognitivo
Estas descobertas desafiam a crença tradicional de que o processamento visual complexo ocorre apenas no córtex. Em vez disso, eles apoiam um modelo em camadas no qual estruturas cerebrais antigas lidavam com cálculos básicos críticos para a sobrevivência, como detectar ameaças, rastrear movimentos ou evitar obstáculos.
“Compreender como estas estruturas ancestrais facilitam a atenção visual também nos ajuda a compreender o que acontece quando estes mecanismos falham”, observou Kadamakis. “Distúrbios como déficit de atenção, hiperestesia ou algumas formas de lesão cerebral traumática podem surgir em parte de um desequilíbrio entre a comunicação cortical e esses circuitos fundamentais”.
A equipe de pesquisa está agora estendendo seu trabalho a modelos animais vivos para estudar como o colículo superior molda a atenção e controla a distração durante o comportamento direcionado a objetivos. Ao compreender como a interferência visual se traduz em ação, os cientistas esperam descobrir a base neurológica da atenção e a sua disfunção na vida moderna, onde a sobrecarga visual é comum.
cooperação internacional
Esta pesquisa representa uma colaboração em larga escala entre o Karolinska Institutet, o KTH Royal Institute of Technology (Suécia) e o MIT (Massachusetts Institute of Technology, EUA). Também envolvida está Teresa Femenía, investigadora do IN CSIC-UMH que desempenhou um papel fundamental na condução do trabalho experimental.
Com base nestas descobertas, Andreas Kardamakis e Giovanni Usseglio contribuem com um novo capítulo de novas pesquisas. A evolução do sistema nervoso Série (Elsevier, 2025), editada por JH Kass. O seu trabalho amplia a perspectiva evolutiva e compara os sistemas visuais subcorticais de diferentes espécies. Eles mostraram que estruturas semelhantes ao colículo superior em peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos partilham um propósito comum: fundir informações sensoriais e motoras para orientar o olhar e a atenção.
Este antigo tecido cerebral foi preservado por mais de 500 milhões de anos e tornou-se a base para a evolução posterior de funções cognitivas avançadas no córtex cerebral. “A evolução não substituiu estes sistemas antigos; ela se baseou neles”, explica Kadamakis. “Ainda contamos com o mesmo hardware básico para decidir onde procurar e o que ignorar”.
Este trabalho foi apoiado pela Agência Nacional de Investigação Espanhola (Ministério Espanhol da Ciência, Inovação e Universidades), pelo programa Centros de Excelência Severo Ochoa, pelo Governo de Valência através do programa CIDEGENT, pelo Conselho Sueco de Investigação, pela Fundação Sueca do Cérebro e pela Fundação Olle Engkvist.
