a via óptica

Neste capítulo avançamos no processamento de informações e nos concentraremos em explicar o caminho óptico.

Uma vez que o retina, o estímulo visual é codificado em um estímulo elétrico e sai do olho, passa para a “Via Óptica”, para o Núcleo Geniculado Lateral e para o Cérebro, onde a informação é recodificada e distribuída em diferentes regiões do córtex e áreas extraestriadas. Vamos ver o que acontece.

a via óptica

Até agora vimos o que estava acontecendo na retina, agora o sinal gerado passa pela via óptica e atinge o Núcleo Geniculado Lateral (LNG) no tálamo, de onde sairão fibras que atingirão principalmente o córtex estriado dos lobos occipitais.

Poderíamos dizer que 90% das fibras que saem do Nervo óptico (NO) atingem o núcleo geniculado lateral, enquanto os outros 10% vão para os Colículos Superiores, responsáveis ​​pela regulação dos movimentos oculares. O núcleo geniculado lateral não recebe apenas fibras do nervo óptico, mas também fibras de outras estruturas, como córtex, tronco encefálico ou outras regiões do tálamo.

Um fato importante que foi visto recentemente é que a cada 10 estímulos que chegam da retina, apenas quatro saem para o córtex, o que significa que o núcleo geniculado lateral funciona como um filtro. Também é diferencial que o núcleo geniculado lateral recebe fibras de ambos os olhos, é um órgão bilateral, organizado em 6 camadas, cada uma correspondendo a um olho, alternadamente, assim um olho envia fibras para as camadas 1,4 e 6 e o outro para as camadas 2, 3 e 5. 

Nas camadas do núcleo geniculado lateral, o mapa retinotópico é mantido, de modo que cada ponto do núcleo geniculado lateral corresponde a um ponto específico na retina e, por sua vez, um ponto adjacente no núcleo geniculado lateral corresponderá a um ponto adjacente na retina.

Tipos de células que atingem o núcleo geniculado lateral

Existem três tipos de células que atingem o núcleo geniculado lateral da retina:

• células P, da via parvocelular, que respondem a estímulos sustentados, com sinapses nas camadas 3,4,5 e 6.
• células M, da via magnocelular, que respondem em rajadas e fazem sinapse nas camadas 1 e 2.
• Células K ou koniocelular, cuja função permanece obscura.

Schiller em 1990 foi o primeiro a determinar as funções dessas fibras, estabelecendo que a via magno era sensível ao movimento enquanto a via parvo era sensível à detecção de cor e detalhes, funcionando como canais independentes.

A via óptica e o córtex

Sinais do núcleo geniculado lateral levam informações ao córtex sobre características da cena visual, desde simples mudanças na intensidade da luz até padrões complexos, como rostos ou estímulos em movimento. Todas essas informações chegam seguindo diferentes canais, a maioria independentes, por isso a primeira função do córtex é integrar todas as informações até que tenha um "todo" que represente a cena visual.

tipos de neurônios no córtex

No córtex encontramos três tipos de neurônios:

• Simples
• Complexo.
• hiper complexo.

As células simples são do tipo centro-periferia, mas sua geometria não é mais circular, mas retangular. Basicamente são identificados três tipos diferentes, alguns com um centro ON ladeado por uma periferia OFF, outros com situação oposta e um terceiro grupo que responde a uma borda claro-escuro, quando cai na fronteira entre a região positiva e negativa.

Uma resposta positiva será obtida quando o estímulo cair na zona excitatória e quanto mais ele preencher sua superfície, sem invadir a região inibitória adjacente, mais potente será a resposta, assim o estímulo ideal é uma faixa de luz localizada exatamente na zona + de excitação (a).

Da mesma forma, na figura (b), temos a resposta máxima com uma faixa escura ajustada em tamanho e direção à zona central.

Na figura (c), a melhor resposta corresponde às bordas de luz escura, com a orientação precisa que corresponde a essa célula, assim a estimulação com luz difusa não evoca nenhum tipo de resposta em nenhuma das células simples descritas.

neurônios simples do córtex

Células simples trabalham com aferentes que chegariam de células da retina e núcleo geniculado lateral com centro e periferia circulares, como mostra a figura, o conjunto de várias células adjacentes desse tipo enviaria informações para uma célula simples. A sobreposição de seus campOs receptores poderiam explicar o comportamento de um tipo de célula simples (a) descrito acima.

As células complexas do córtex

As células complexas constituem 3/4 das células corticais estriadas e seus campOs receptores também têm uma geometria retangular e, como as células simples, são muito sensíveis à orientação, embora respondam igualmente desde que o estímulo excitatório esteja dentro de seu c.ampou receptor, embora a resposta máxima seja obtida quando o estímulo se move ao longo do campou receptor.

Da mesma forma que nas células simples, as células complexas recebem entrada de várias células simples, sobrepondo seus c.ampAdjacentes a receptores, com a mesma orientação, obter-se-ia uma resposta como as descritas para células complexas.

Essas células disparam quando a estimulação seletiva ocorre de acordo com a orientação, mas também deve ser seletiva para a direção do movimento.

No diagrama há uma resposta quando a direção é para a direita e é nula para a esquerda, embora a barra excitante corresponda à orientação da célula complexa sobre a qual se move.

Um possível mecanismo para explicar esta situação é aquele que assume a presença de células intermediárias entre as simples e as complexas. No esquema anterior essa relação é expressa, então o resultado final será que não há disparos das células complexas quando o estímulo se move da esquerda para a direita.

Células hipercomplexas corticais

O terceiro tipo de células corticais são hipercomplexas, com campos receptivos maiores e mais sensíveis ao movimento do estímulo e seu tamanho.

Destaca-se o tipo de célula conhecido como "inibição final", onde o estímulo em movimento deve ser ajustado em seu lugar ou comprimento ao tamanho do campou receptor da célula e se o exceder, será produzida uma resposta inibitória mais fraca ou nula:

Isso supõe que junto com campou receptor excitado há um campou inibitória lateral, como aparece na figura anterior, onde podem ser vistas três células complexas ordinárias que enviam informações, aferentes, para uma célula hipercomplexa de inibição final.

Com essa composição, podem ocorrer situações como as seguintes: em (a) a resposta é máxima, pois o estímulo é ajustado à zona excitatória do campou receptor. Em (b) a resposta é ruim, pois a haste excitante invade o campou receptor lateral inibitório e em (c) ocorre novamente uma resposta máxima, pois aparecem dois estímulos, um ótimo, semelhante ao que apareceu em (a) e outro na zona de inibição, mas sem corresponder à orientação dessa célula hipercomplexa Assim, não produz nem estimulação nem inibição.

Esta situação é útil para explicar a percepção de cantos ou figuras curvas, onde a extensão da área curva sobre o campOs efeitos colaterais inibitórios não enfraquecem a resposta gerada.

Processamento da informação visual no córtex

Vemos como as células do córtex respondem a estímulos em forma de barras, com orientação e movimento específicos, mas o processo de reconhecimento exige mais coisas, inclusive a determinação dos detalhes dos objetos que estão na cena visual.

Para isso, o córtex realiza uma decomposição da cena em frequências de contraste, cada elemento da cena pode ser analisado por meio de uma varredura em que seu contraste é determinado ponto a ponto. Quando observamos um objeto com muitos detalhes, as bandas de frequência são muito estreitas, cada uma corresponde a um ponto, e falamos de altas frequências, enquanto quando observamos um espaço vazio ou um objeto muito regular, os pontos que o constituem são muito semelhantes e as bandas de contraste que ele gera são amplias, grosso, então falamos sobre baixas frequências. O que se viu é que existem células no córtex adaptadas para responder a diferentes frequências, altas, médias ou baixas, estabelecendo canais específicos de percepção, relacionados, mas independentes.

Visão e frequências espaciais

frequências espaciais correspondem ao tamanho dos objetos ou aos detalhes destes, quanto maior, maior o detalhe da informação que transmite. Isso permite que o grau de visão seja determinado analisando a detecção do tamanho das bandas de frequência e para isso utilizamos o conceito de ângulo de visão, que é o ângulo de um objeto em relação ao olho do observador, conforme mostrado na figura figura, onde à medida que a pessoa se afasta do olho do observador (b), o ângulo visual diminui.

Ângulo visual

O ângulo visual depende do tamanho do objeto e sua distância do observador. O ângulo visual indica o tamanho do objeto na retina. Como regra geral, expressamos o tamanho das frequências espaciais em ciclos por grau e elas correspondem ao ângulo determinado pelas bandas na retina, os graus que correspondem a cada banda de contraste, assim um ângulo de um ciclo equivale a um tamanho de banda de um grau e uma rede com este tamanho de banda, diremos que tem o valor de um ciclo por grau.

Para trabalhar com redes de frequência podemos usar diferentes sistemas matemáticos que as representam. O sistema mais utilizado é Análise de Fourier, que atribui um valor de acordo com a intensidade de contraste de cada banda, podendo decompor cada objeto de acordo com a frequência da banda que desejamos, como vemos na figura.

Vemos como na imagem que corresponde a altas frequências são apreciados pequenos detalhes, enquanto se usarmos apenas baixas frequências, o detalhe desaparece e a imagem fica mais grosseira.

Analisadores de frequência espacial

O córtex possui células especializadas na análise de frequências espaciais específicas. Eles são conhecidos como analisadores de frequência espacial e constituem canais de informação independentes. Através de estudos psicofísicos foi determinado que existem três canais principais, os de baixas frequências (0.1 c/g) que correspondem a um ângulo de visão (acuidade visual), aproximadamente 0.1, canal de média frequência (0.3-0.5 c/g), correspondendo a ângulos de acuidade visual de 0.3 e o canal de alta frequência (0.7-1 c/g) correspondendo a visões de 0.8 a 1 Analisando o nível de percepção, a sensibilidade ao contraste em cada uma dessas bandas de frequência, baixa, média e alta, podemos gerar uma curva que chamamos de Função de Sensibilidade ao Contraste, como a da figura.

Processamento central de informação visual na via óptica

Estudos recentes mostram como a detecção de orientação não é tão precisa quanto Hubel e Wiesel supunham. Lamme 2000 mostrou como os neurônios em V1 são sensíveis ao contexto.

Neurônios com campou receptor para uma linha vertical, responderam melhor quando o estímulo vertical foi cercado por outros estímulos semelhantes, linhas verticais, enquanto que se os estímulos circundantes foram linhas com orientação aleatória, a resposta do neurônio teve uma intensidade menor, é o que se chama , Modulação Contextual e que se baseia no conceito de saliência de estímulos.

Essa situação poderia ser explicada apenas pela hipótese de que a informação em V1 deve se vincular a um processo que não se limita às células dessa região, que o sinal deve sair de V1 e, talvez, retornar a V1 para finalizar o processo, em qualquer caso, a saída do sinal de V1 foi para regiões que chamamos de cérebro extra-estriatal.

O primeiro artigo que revelou a presença de uma via extraestriada foi publicado por Leslie Ungerleider e Mortimer Mixhkin em 1982. Nele, os autores mostraram que havia dois fluxos de processamento, um para "o quê" e outro para "onde". , ventral e vias dorsais, respectivamente, a primeira indo para o lobo temporal e a dorsal para o lobo parietal.

Os caminhos do que e onde

Esses caminhos do que e onde estão relacionados com o neurônios que vêm da retina. Deste modo:

• o caminho do que, seletivo para os detalhes do objeto, começa com a via parvocelular da retina e do núcleo geniculado lateral.
• o caminho de onde, relacionado à localização do objeto, com movimento, começaria com as células magnas da retina e o núcleo geniculado lateral.

Estas duas vias, embora com funções diferentes, não seriam totalmente independentes, existem muitas evidências que mostram uma estreita colaboração entre ambas as vias.

Como pegamos um objeto?

Los estudios más recientes se han centrado en la vía del dónde, y señalan que más que la localización de los objetos, esta ruta debería llamarse vía del “cómo”, ya que estaría destinada a cómo realizamos ciertos movimientos o acciones, como coger, asir , uma coisa. É evidente que na tarefa de ação, onde o objeto está envolvido, mas agora há um motivo para a localização, o processo de agir com um propósito (interação física com o objeto).

Lesões cerebrais que afetam a via óptica

Estudos com pacientes com lesão cerebral mostraram que a percepção e a ação funcionam de maneira diferente, que seguem caminhos diferentes. o rota ventral seria o quê, enquanto a via dorsal seria o como, ou caminho da ação, pois determina a maneira pela qual uma pessoa realiza uma atividade.

Onde estão o reconhecimento de como e o que vemos no caminho óptico

A maneira de "como" Está intimamente relacionado com a detecção de movimento, função que se encontra no região temporal medial (TM).

A detecção de formas, típicas do caminho do que, é representado na região inferotemporal (IT)

Região inferotemporal na visão

Na região inferotemporal foram encontrados neurônios que responderam a estímulos de formas específicas e células que responderam a estímulos mais elaborados, como uma maçã ou uma casa, até mesmo células específicas para rostos foram encontradas.

Neste caso, quando uma figura humana foi apresentada, essas células responderam especificamente em relação a cada face, enquanto que se a cabeça estava coberta, quando o restante da figura foi apresentado, elas não responderam mais. Os estudos de fMRI localizam essas células específicas da face em uma região da TI chamada Área Facial Fusiforme (FFA). 

Como o cérebro interpreta as imagens que chegam pela via óptica

A percepção visual não é simplesmente um processo em que se detectam pontos e arestas, dissemos que é um processo ativo, geralmente destinado à ação, e que implica uma série de conotações.

Um aspecto importante é o que chamamos de “código sensorial”, que corresponde à forma como o cérebro tem de processar imagens de objetos, de como constitui representações mentais.

código sensorial

O código sensorial é a informação contida no padrão de disparo dos neurônios que representam o que percebemos. 

Entre os neurônios que compõem o código sensorial, encontramos neurônios invariantes de tamanho, neurônios invariantes de localização e neurônios invariantes de visão, ou seja, são neurônios que continuam a disparar mesmo que alguns aspectos do objeto que percebemos mudem. Isso é essencial para sua identificação.

Se estamos vendo um carro que se aproxima de nós, à medida que se aproxima, seu tamanho na retina é maior, então se não houvesse essas células invariantes de tamanho, que mudam de tamanho na retina, o cérebro poderia interpretá-lo como se fosse é de outro objeto, enquanto agora somos informados de que é o mesmo carro que se aproxima de nós. De fato, existe uma colaboração entre diferentes neurônios, alguns detectam que tipo de objetos estamos vendo e, por conexões com os invariantes, eles nos informam que este objeto permanece o mesmo, mesmo que sua aparência, tamanho ou localização mudem.

Neurônios específicos e a via óptica

Uma pergunta que os pesquisadores se fizeram foi se os neurônios específicos, como os que detectam rostos, nós tínhamos desde o nascimento, ou seja, de natureza hereditária em decorrência da evolução ou se surgiram como resultado da experiência de cada um XNUMX. A resposta não é totalmente conclusiva e, embora haja evidências de que nascemos com certo potencial para reconhecer rostos, parece que essa capacidade pode ser aprimorada ao longo da vida.

Atenção visual: Seletividade visual e neural

A suposição de que toda vez que um estímulo chega à retina, esse estímulo é percebido em um nível central, atualmente sabemos ser falsa.

Nem toda vez que um estímulo chega à retina ele é processado até se tornar consciente, de fato, em muitos casos esse estágio final não ocorre. Muita informação chega aos olhos, mas só temos consciência do que vemos em determinadas situações. Este fenômeno está intimamente ligado à atenção.

Mágicos e ilusionistas conhecem muito bem esse fato.

cegueira por desatenção

Quando prestamos atenção a algo, embora um estímulo visual bem definido nos seja apresentado à nossa frente, na maioria dos casos, apesar de nosso sistema visual o ter captado, não temos consciência de tê-lo visto, é o que é chamado cegueira por desatenção.

piscar de atenção

Nesta linha temos o que é conhecido como piscar de atenção que é revelado quando uma série de estímulos, como cartolina com letras, é apresentada, mudando a cada 100 ms. Se entre as letras introduzirmos duas cartolinas diferentes, com números, o primeiro número será bem lembrado, mas o segundo não, desde que seja apresentado dentro de um espaço de 1 segundo após a apresentação do primeiro número.

Esse fenômeno se deve ao fato de que o processo atencional tem um tempo mínimo para mudar, ou desengatar, como é chamado tecnicamente, durante o qual não conseguimos lembrar, é como quando piscamos, nesse momento não podemos ver, daí seu nome , piscando atencional.

Com todas as informações que vimos nesses quatro capítulos, agora estamos em condições de entender melhor como vemos os objetos da cena visual, os mecanismos que nosso sistema perceptivo utiliza para diferenciar um objeto do fundo onde está localizado, ou da sombra que causa. Entraremos em questões de ordem mais prática.