É assim que o cérebro filtra os detalhes sem importância

foto hashi (Wikimedia Commons)

Postagem de convidado de Daniel Hass

Em qualquer momento, somos constantemente bombardeados por sinais de pelo menos quatro dos cinco sentidos.

O sistema visual está constantemente processando nossos arredores. O sistema auditivo é estimulado por todos os muitos sons minúsculos que compõem o nosso ambiente. Estamos tomando todos os cheiros em torno de nós em qualquer momento, e estamos constantemente sentindo as roupas na nossa pele. Mesmo dentro de um sistema sensorial, há uma enorme quantidade de dados que são processados.

Com esta investida de entrada, como conseguimos não ficar completamente insano? A chave é que prestamos atenção apenas a uma pequena proporção dessa informação e descartamos muito disso. Este processo é conhecido como filtragem seletiva ou atenção seletiva, e a maioria das pessoas faz isso o tempo todo. Imagine assistir a um filme em um teatro. Se você está bastante focado no filme, provavelmente você não está percebendo o som de assentos de barbear, palhaço crocante, ou mesmo o ar-condicionado que atravessa as aberturas.

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Embora existam várias regiões do cérebro envolvidas em cada sensação, a parte do cérebro envolvida na filtragem seletiva é onde todos esses sentidos se cruzam.

O tálamo (vermelho).

Banco de Dados de Ciências da Vida (Wikimedia Commons)

Esta área do cérebro é conhecida como o tálamo . Classicamente, o tálamo é pensado para ser um tipo de relé onde os neurônios sensoriais se encontram e são enviados para seu destino no córtex cerebral. O tálamo também é pensado para estar envolvido na consciência; Pacientes com acidos vasculares cerebrais ou outros danos que afetam o tálamo, por exemplo, caem em comas permanentes. No entanto, essas funções não explicam completamente o porquê, além das conexões do tálamo com o córtex cerebral, também há conexões do córtex com o tálamo.

Essa conectividade "recíproca" pode ser explicada pela filtragem seletiva. Quando o córtex recebe um tipo de informação que considera uma prioridade (como se concentrar no filme), ele envia um sinal de volta a uma parte do tálamo conhecido como núcleo reticular. A estrutura usa o neurotransmissor GABA para inibir a transmissão de outros sinais "irrelevantes" do tálamo para o córtex (os assentos, as pipoca eo ar condicionado).

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A filtragem seletiva é interessante. Mas por que isso é importante?

Ben Best

A pesquisa em filtragem seletiva é crítica não só porque nos fala sobre processos biológicos normais em nossos cérebros, mas também pode afetar certos indivíduos, como aqueles com esquizofrenia. A esquizofrenia é uma desordem do cérebro com uma grande variedade de sintomas, que incluem delírios, alucinações e comportamentos desorganizados. Pessoas com esquizofrenia também têm déficits na filtragem seletiva auditiva e atenção geral. A base biológica para muitos desses sintomas, no entanto, permanece desconhecida.

Um estudo recente na Nature Neuroscience de Ahrens estudou como o sistema de filtragem seletiva funciona usando um mouse que é deficiente no gene do fator de risco da esquizofrenia ERBB4. Este gene produz um receptor do factor de crescimento e é expressado altamente no núcleo reticular, a área do tálamo responsável pela filtragem seletiva.

Para determinar como a deficiência ERBB4 altera a filtragem seletiva, Ahrens e colegas usaram dois paradigmas experimentais diferentes para testar a filtragem seletiva em camundongos. No primeiro paradigma, os ratos foram recompensados ​​se pudessem escolher um tom de 8 ou 20 kHz de uma série de tons de distração entre 5 e 20 kHz. Isso testou se os ratos podiam filtrar o "ruído" dentro de uma modalidade sensorial.

Uma caixa de condicionamento típica usada na pesquisa animal.

Andreas1 (Wikimedia Commons)

No segundo paradigma, os ratos foram expostos a tons e luzes LED, e apenas os ratos que responderam às luzes em posições específicas em uma série de LEDs foram recompensados. Esta tarefa determinou se os ratos podiam filtrar distractores de diferentes sentidos.

Os ratos deficientes em ERBB4 foram mais propensos a filtrar em um sentido e tiveram melhores resultados que os ratos de tipo selvagem na primeira tarefa experimental. No entanto, eles demonstraram dificuldades em mudar entre diferentes sentidos e pioraram a tarefa em segundo lugar.

Este estudo demonstrou que, alterando a expressão de um gene que é alterado na esquizofrenia, os pesquisadores alteraram a habilidade dos camundongos para participar seletivamente de estímulos sensoriais. Isso ocorre porque ERBB4 normalmente diminui a influência que o córtex tem sobre o núcleo reticular. Sem ERBB4, o feedback cortical para o núcleo tálamo reticular é mais forte e, portanto, existe uma maior supressão de dados irrelevantes tanto dentro de uma modalidade sensorial (demonstrada por melhor atenção seletiva quanto a um sentido) e entre modalidades sensoriais (demonstrada pela alteração prejudicada entre o visual e o auditivo tarefas, o cérebro pensa que a tarefa auditiva é apenas mais "ruído").

Embora esses sintomas não imitam perfeitamente a esquizofrenia, eles nos ajudam a entender o circuito que está subjacente à função normal do cérebro. Embora este seja apenas um pedaço de um enigma maior, também é necessário se queremos entender certos distúrbios associados a padrões alterados no cérebro.

Daniel Hass é um estudante de pós-graduação em neurociência na Penn State College of Medicine.

Referências

Ahrens et al. (2015) Regulação de ErbB4 de um circuito de núcleo reticular talâmico para seleção sensorial Nat. Neurosci., 18: 104-111

Lu et al. (2010) Apoio ao envolvimento do gene ERBB4 na esquizofrenia: análise de associação genética, Neurosci. Lett., 481: 120-125

McAlonan et al. (2000) A ativação do núcleo reticular talalâmico reflete o intervalo de atenção durante o condicionamento clássico, J. Neurosci, 20 (23): 8897-8901

Nicodemus et al. (2006) Mais evidências de associação entre ErbB4 e esquizofrenia e influência sobre fenótipos cognitivos intermediários em controles saudáveis, Mol. Psiquiatria, 11: 1062-1065