Um Radar Cerebral de 500 Milhões de Anos Ainda Define Como Você Vê
A capacidade do cérebro de interpretar o mundo visual não depende exclusivamente de sua camada externa avançada, o córtex. Um novo estudo publicado na PLOS Biology revela que uma região do cérebro, evolutivamente mais antiga, o colículo superior, contém redes neurais capazes de realizar cálculos visuais fundamentais. Esses circuitos permitem que o cérebro separe objetos de seus fundos e identifique quais estímulos visuais são mais relevantes no espaço.
Os pesquisadores descobriram que esse sistema antigo, compartilhado por todos os vertebrados, pode produzir interações centro-periferia de forma independente – um processo visual central que ajuda a detectar bordas, contraste e detalhes que chamam a atenção no ambiente.
“Por décadas, acreditou-se que esses cálculos eram exclusivos do córtex visual, mas mostramos que o colículo superior, uma estrutura muito mais antiga em termos evolutivos, pode também realizá-los de forma autônoma”, explica Andreas Kardamakis, chefe do Laboratório de Circuitos Neurais na Visão para Ação no Instituto de Neurociências (IN), um centro conjunto do Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha (CSIC) e da Universidade Miguel Hernández (UMH) de Elche. “Isso significa que a capacidade de analisar o que vemos e decidir o que merece nossa atenção não é uma invenção recente do cérebro humano, mas um mecanismo que apareceu há mais de quinhentos milhões de anos.”
O “Radar” Antigo do Cérebro para o que Importa
O colículo superior funciona como um radar embutido, recebendo sinais diretos da retina antes que o córtex os processe. Ele ajuda a determinar quais partes da cena visual são mais importantes. Quando algo se move, pisca ou entra repentinamente em vista, essa estrutura reage primeiro, guiando os olhos em direção ao novo estímulo.
Para explorar como esse processo ocorre, a equipe combinou ferramentas avançadas, como optogenética padronizada, eletrofisiologia e modelagem computacional. Ao usar luz para ativar caminhos retinais específicos e registrar respostas em fatias do cérebro de camundongos, descobriram que o colículo superior pode suprimir um sinal visual central quando a área circundante se torna ativa – uma característica definidora do processamento centro-periferia. Esse efeito foi apoiado por mapeamento específico de tipos de células e simulações computacionais em larga escala.
“Observamos que o colículo superior não apenas transmite informações visuais, mas também as processa e filtra ativamente, reduzindo a resposta a estímulos uniformes e realçando contrastes”, diz Kuisong Song, co-primeiro autor do artigo. “Isso demonstra que a capacidade de selecionar ou priorizar informações visuais está embutida nos circuitos subcorticais mais antigos do cérebro.” Esses resultados indicam que os mecanismos que direcionam a atenção estão profundamente enraizados na arquitetura cerebral antiga, muito antes da evolução de áreas corticais superiores.
Raízes Evolutivas e Significado Cognitivo
As descobertas desafiam a crença tradicional de que o processamento visual complexo acontece apenas no córtex. Em vez disso, apoiam um modelo hierárquico no qual estruturas cerebrais antigas lidam com cálculos essenciais cruciais para a sobrevivência, como detectar ameaças, seguir movimentos ou evitar obstáculos.
“Entender como essas estruturas ancestrais contribuem para a atenção visual também nos ajuda a compreender o que acontece quando esses mecanismos falham”, observa Kardamakis. “Desordens como déficit de atenção, hipersensibilidade sensorial ou algumas formas de lesão cerebral traumática podem originar-se parcialmente de desequilíbrios entre a comunicação cortical e esses circuitos fundamentais.”
A equipe de pesquisa está agora ampliando seu trabalho para modelos animais vivos para estudar como o colículo superior molda a atenção e controla a distração durante comportamentos orientados a objetivos. Ao entender como distrações visuais se traduzem em ações, os cientistas esperam descobrir a base neurológica da atenção e sua disfunção na vida moderna, onde a sobrecarga visual é comum.
Uma Colaboração Internacional
Esta pesquisa representa uma colaboração de grande escala entre o Karolinska Institutet, o KTH Royal Institute of Technology (Suécia) e o Massachusetts Institute of Technology (MIT, EUA). Também envolveu Teresa Femenía, uma pesquisadora do IN CSIC-UMH, que desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento do trabalho experimental.
Baseando-se nessas descobertas, Andreas Kardamakis e Giovanni Usseglio contribuíram com um capítulo para a nova série Evolution of Nervous Systems (Elsevier, 2025), editada por JH Kass. Seu trabalho amplia a perspectiva evolutiva, comparando sistemas visuais subcorticais entre espécies. Eles mostram que estruturas análogas ao colículo superior – encontradas em peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos – compartilham um propósito comum: fundir informações sensoriais e motoras para guiar o olhar e a atenção.
Essa organização cerebral antiga, conservada por mais de 500 milhões de anos, se tornou a base sobre a qual o córtex, mais tarde, evoluiu suas funções cognitivas superiores. “A evolução não substituiu esses sistemas antigos; ela construiu sobre eles”, explica Kardamakis. “Ainda dependemos do mesmo hardware básico para decidir onde olhar e o que ignorar.”
Esse trabalho foi apoiado pela Agência Estatal de Pesquisa da Espanha (Ministério da Ciência, Inovação e Universidades da Espanha), pelo Programa Severo Ochoa para Centros de Excelência, pela Generalitat Valenciana através do programa CIDEGENT, pelo Conselho Sueco de Pesquisa, pela Fundação Cerebral Sueca e pela Fundação Olle Engkvist.
