No novo artigo de revisão, “ A categorização está embutida no cérebro ”, os cientistas cognitivos Earl K. Miller , professor de neurociência da Cátedra Picower no MIT, e Lisa Feldman Barrett , professora emérita da Northeastern University, argumentam que a categorização faz parte de um processo preditivo que o cérebro utiliza para atender eficientemente às necessidades do corpo em um mundo sensorial acelerado e, de outra forma, avassalador. Nesse sentido, o artigo publicado na Nature Reviews Neuroscience desafia décadas de dogma sobre como e por que o cérebro simplifica o que vê, ouve, cheira, saboreia e sente.

Categorias são grupos de coisas suficientemente semelhantes para serem consideradas funcionalmente equivalentes. Ao caminhar por um bairro, você naturalmente perceberá o animal peludo, de quatro patas e que late à sua frente como um "cachorro". Na visão clássica da cognição, seu cérebro chega a essa categorização absorvendo diversas características sensoriais básicas do cachorro — sua forma, seu tamanho, os sons que ele emite, seu comportamento — e comparando-as a um protótipo de "cachorro" armazenado em sua memória. Centenas de milissegundos após os primeiros estímulos sensoriais, você pode então decidir o que gostaria de fazer em relação ao cachorro.

Barrett e Miller argumentam que isso está errado. Em vez disso, eles propõem que o cérebro já vem preparado para padrões sensoriais com previsões dos planos de ação motora que têm maior probabilidade de alcançar as necessidades e os objetivos que o indivíduo traz para o momento. Esses sinais de previsão podem ser descritos como uma categoria momentânea que o cérebro constrói para moldar o processamento dos sinais sensoriais. 

Desde o início, os sinais sensoriais recebidos são comprimidos e abstraídos nessa categoria para selecionar eficientemente o melhor plano previsto. Se você estiver em um bairro desconhecido, seu cérebro pode construir a categoria "cachorro" para evitar ser mordido, resultando em: "Afastar-se lentamente enquanto diz 'cachorrinho bonitinho'". Se você estiver no seu próprio quarteirão e encontrar um cachorro conhecido, seu cérebro pode construir a categoria para se ajoelhar e abrir os braços para chamar o adorável filhote do seu vizinho para um carinho satisfatório.

Em ambos os casos, a categoria "cachorro" surge no contexto das suas necessidades e da sua previsão a partir de um conjunto de planos de ação aprendidos para situações semelhantes, e não de um exercício intelectual de analisar de forma neutra os estímulos sensoriais, compará-los a um protótipo fixo e, a partir daí, planejar. Se o cérebro realmente funcionasse da maneira como se acredita classicamente, você estaria em desvantagem quando o cachorro desconhecido avançasse em sua direção.

“Uma das principais funções do seu cérebro é prever o mundo”, diz Miller, membro do corpo docente do Instituto Picower para Aprendizagem e Memória e do Departamento de Ciências Cerebrais e Cognitivas do MIT. “Leva várias centenas de milissegundos para processar as informações, e enquanto isso o mundo continua girando. Seu cérebro precisa antecipar as coisas.”

Segundo Barrett, a maneira mais pragmática e eficiente de sobreviver e prosperar em um mundo assim é ter suas necessidades e planos potenciais prontos para a situação sensorial. Se suas previsões estiverem corretas, você estará preparado a tempo. Se estiverem erradas, você se adapta e aprende com a experiência.

“O modelo de estímulo, cognição e resposta do cérebro está errado”, afirma Barrett, membro do corpo docente do Departamento de Psicologia da Northeastern e codiretor do Laboratório Interdisciplinar de Ciência Afetiva. “O cérebro se prepara para uma resposta e então percebe um estímulo. O cérebro não é reativo. Ele é preditivo. O planejamento da ação vem primeiro. A percepção vem depois, como uma função do plano de ação.”

Ao longo da revisão, Barrett e Miller fundamentam a proposta provocativa em ampla evidência anatômica, eletrofisiológica e de imagem sobre o cérebro. Eles citam inúmeros resultados experimentais que mostram como o cérebro está estruturado para transmitir memórias e criar planos motores que, por sua vez, fluem em direção a sinais provenientes das superfícies sensoriais do corpo, refinando-os e moldando-os ativamente para lhes conferir significado.

“A capacidade de criar semelhanças a partir de diferenças — de abstrair — está embutida na arquitetura do sistema nervoso, e você pode ver isso observando o que está conectado a quê e analisando o fluxo de sinais”, diz Barrett.

Por exemplo, à medida que os circuitos transmitem sinais "para a frente" das superfícies sensoriais (como a retina) para regiões do córtex cerebral focadas no processamento sensorial (como o córtex visual) em direção às áreas importantes para o controle executivo (o córtex pré-frontal) e o controle corporal (córtex límbico), a informação passa de muitos neurônios pequenos e pouco conectados para um número menor de neurônios maiores e mais bem conectados. Essa arquitetura comprime detalhes sensoriais em representações cada vez mais abstratas que agrupam muitas características diferentes em grupos menores de características semelhantes e, ao fazer isso, ajuda a selecionar um plano de ação previsto a partir da categoria mais ampla já existente.

Além disso, evidências anatômicas mostram que os neurônios no córtex mantêm muito mais conexões para fornecer feedback da memória que controla as regiões sensoriais do que para transmitir informações sensoriais. Até 90% das sinapses no córtex visual são de "feedback" em vez de "feedforward", escreveram Barrett e Miller. Em outras palavras, o cérebro é estruturado para usar a memória para filtrar os sinais sensoriais recebidos, de forma consistente com a necessidade de definir objetivos e necessidades em meio ao que, de outra forma, seria uma avalanche de imagens, sons e outras sensações.

Outra linha de evidência são os inúmeros estudos do próprio laboratório de Miller, que mostram que, no nível da rede de fluxo de informações no córtex, o cérebro usa ondas de frequência beta, que transportam informações sobre objetivos e planos, para restringir a expressão de ondas de frequência gama, que transportam informações sobre entradas sensoriais específicas.

Finalmente, a predominância dos sinais de “feedback” sobre os sinais de “feedforward” na arquitetura cortical permite a possibilidade de que os sinais sensoriais sejam interpretados de forma a prever planos. Quando esses planos estão errados, a surpresa resultante pode ser integrada para uso futuro.

“Na ciência, existe um nome específico para isso: aprendizado”, diz Barrett.

No final, a proposta de Barrett e Miller muda completamente a ideia de categorização, transformando-a de uma habilidade intelectual específica em uma função fundamental para atender de forma preditiva às necessidades do corpo (ou, “alostase”).

“Uma categoria pode não ser uma representação que um animal possui, mas sim um evento de processamento de sinal que um animal realiza, de forma preditiva, para restringir o significado de um conjunto de sinais de alta dimensionalidade em uma situação específica”, escreveram os autores. “A categorização torna esses sinais significativos — semelhantes entre si e a eventos alostáticos passados — em termos de algum objetivo ou função.”

Segundo Barrett, os seres humanos possuem uma quantidade relativamente grande da arquitetura de redes neurais necessária para realizar essas abstrações pragmáticas e, portanto, podem fazer categorizações que parecem puramente metafóricas (por exemplo, uma semelhança funcional entre "subir na carreira" e subir uma escada física literal).

Mas esses processos também podem falhar em casos de doença, observam Barrett e Miller. A depressão pode ser vista como um transtorno no qual o cérebro impõe categorias excessivamente amplas, como "ameaça" ou "crítica", a episódios sensoriais que não precisam ser percebidos dessa forma. Por outro lado, o autismo pode se manifestar com características de compressão inadequada dos sinais sensoriais recebidos, não generalizando o suficiente para reconhecer quando uma situação é suficientemente semelhante a uma anterior para selecionar o plano apropriado.

O financiamento para este estudo veio dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH), do Instituto de Pesquisa do Exército dos EUA para Ciências Comportamentais e Sociais, do Escritório de Pesquisa Naval (ONR), da Fundação Unlikely Collaborators, da Fundação Freedom Together e do Instituto Picower para Aprendizagem e Memória.