A capacidade do cérebro de interpretar o mundo visual não depende apenas de sua camada externa avançada, o córtex. Um novo estudo publicado na PLOS Biology revela que uma região do cérebro mais antiga, o colículo superior, contém redes neurais capazes de realizar cálculos visuais fundamentais. Esses circuitos possibilitam ao cérebro separar os objetos de seus fundos e identificar quais pistas visuais são mais relevantes no espaço.
Os pesquisadores descobriram que esse sistema antigo, compartilhado entre 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, pensou-se que esses cálculos eram exclusivos do córtex visual, mas demonstramos que o colículo superior, uma estrutura muito mais antiga em termos evolutivos, também pode realizá-los de forma autônoma”, explica Andreas Kardamakis, chefe do Laboratório de Circuitos Neurais na Visão para Ação do 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 habilidade de analisar o que vemos e decidir o que merece nossa atenção não é uma invenção recente do cérebro humano, mas um mecanismo que surgiu há mais de quinhentos milhões de anos.”
O “Radar” Antigo do Cérebro para o que Importa
O colículo superior funciona como um radar interno, recebendo sinais diretos da retina antes que eles cheguem ao córtex. Ele ajuda a determinar quais partes da cena visual são mais importantes. Quando algo se move, pisca ou entra de repente no campo de visão, essa estrutura reage primeiro, orientando 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. Usando luz para ativar caminhos retinianos específicos e registrando respostas em fatiamentos 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 de tipos celulares específicos 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 melhorando contrastes”, afirma Kuisong Song, co-primeiro autor do artigo. “Isso demonstra que a habilidade de selecionar ou priorizar informações visuais está embutida nos circuitos subcorticais mais antigos do cérebro.” Esses resultados indicam que os mecanismos que orientam a atenção estão profundamente enraizados na arquitetura cerebral antiga, muito antes da evolução das áreas corticais superiores.
Raízes Evolutivas e Significado Cognitivo
Os achados desafiam a crença tradicional de que o processamento visual complexo acontece apenas no córtex. Em vez disso, eles apoiam um modelo hierárquico em que estruturas cerebrais antigas lidam com cálculos essenciais cruciais para a sobrevivência, como detectar ameaças, seguir movimentos ou evitar obstáculos.
“Compreender como essas estruturas ancestrais contribuem para a atenção visual também nos ajuda a entender o que acontece quando esses mecanismos falham”, observa Kardamakis. “Transtornos como déficit de atenção, hipersensibilidade sensorial ou algumas formas de trauma craniano podem originar-se parcialmente de desequilíbrios entre a comunicação cortical e esses circuitos fundamentais.”
A equipe de pesquisa agora está ampliando seu trabalho para modelos animais vivos para estudar como o colículo superior molda a atenção e controla distrações durante comportamentos orientados a objetivos. Compreendendo como distrações visuais se traduzem em ações, os cientistas esperam descobrir a base neurológica da atenção e suas disfunções na vida moderna, onde a sobrecarga visual é comum.
Uma Colaboração Internacional
Esta pesquisa representa uma colaboração em larga 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.
Com base 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: mesclar informações sensoriais e motoras para orientar o olhar e a atenção.
Essa organização cerebral antiga, conservada por mais de 500 milhões de anos, tornou-se 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.”
Este 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 de Pesquisa da Suécia, pela Fundação Sueca do Cérebro e pela Fundação Olle Engkvist.
