Por trás da aparente separação entre aquilo que vemos e aquilo que pensamos existe uma comunicação cerebral muito mais precisa do que os modelos tradicionais sugeriam. Um estudo publicado nesta terça-feira (22), na eLife, mostra que duas grandes redes do cérebro humano — a default network (DN), associada a processos internos como memória, imaginação e cognição social, e a dorsal attention network (dATN), relacionada à orientação da atenção para o mundo exterior — estão conectadas por uma espécie de mapa espacial microscópico.

A descoberta foi feita por Adam Steel, Peter A. Angeli e Caroline Robertson, pesquisadores ligados ao Beckman Institute da University of Illinois Urbana-Champaign e ao Department of Psychological and Brain Sciences do Dartmouth College. Utilizando imagens de ressonância magnética funcional de altíssimo campo, a equipe identificou uma arquitetura retinotópica que permanece ativa mesmo quando uma pessoa está simplesmente em repouso, sem executar uma tarefa visual.

A retinotopia descreve a organização segundo a qual diferentes regiões do cérebro respondem preferencialmente a diferentes posições do campo visual. Durante décadas, esse princípio foi associado sobretudo às áreas visuais do córtex. O novo trabalho indica que ele também está presente em regiões muito mais associadas ao pensamento interno.

“A codificação retinotópica é intrínseca à DN”, afirmam os autores ao sintetizar o resultado central do estudo. Para Steel, Angeli e Robertson, o cérebro não parece simplesmente alternar entre um modo voltado para dentro e outro voltado para fora. Em vez disso, pequenas populações de neurônios dentro dessas redes mantêm referências espaciais que permitem coordenar percepção e pensamento.

Para chegar a essa conclusão, os pesquisadores analisaram dados do Natural Scenes Dataset, um dos conjuntos de dados de neuroimagem de alta resolução utilizados para estudar a relação entre visão e cognição. O conjunto original envolveu oito adultos, entre 19 e 32 anos, submetidos a 33 a 43 sessões de escaneamento. Na análise apresentada no artigo, foram utilizados dados de sete participantes.

Os voluntários foram examinados com ressonância magnética funcional de 7 teslas, equipamento capaz de produzir imagens com elevada resolução espacial. A equipe combinou dados obtidos durante repouso com sessões de mapeamento retinotópico.

O cérebro de cada participante foi inicialmente dividido em 15 redes corticais, por meio de um modelo hierárquico bayesiano. Os pesquisadores concentraram-se em dois conjuntos: as redes DN-A e DN-B, agrupadas como DN, e as redes dATN-A e dATN-B, agrupadas como dATN. Em seguida, cada voxel — uma pequena unidade tridimensional da imagem cerebral — foi submetido a um modelo de campo receptivo populacional, ou pRF.

O critério adotado para considerar um voxel retinotopicamente codificado foi uma explicação superior a 14% da variância pelo modelo. O resultado revelou uma diferença marcante: aproximadamente 43% dos voxels da dATN apresentaram codificação retinotópica, contra apenas 9% dos voxels da DN.

Mas a diferença mais intrigante estava na direção da resposta.

Entre os voxels retinotópicos da DN, 59% apresentavam respostas negativas ao estímulo visual. Na dATN, essa proporção era de apenas 8%. A diferença foi estatisticamente significativa (t(6) = 7,94; p < 0,001).

Em outras palavras, algumas regiões tradicionalmente associadas à atividade mental interna não apenas respondem indiretamente ao espaço visual: elas parecem fazê-lo de maneira organizada e, em muitos casos, invertida.

A descoberta mais importante surgiu quando os pesquisadores observaram o cérebro durante o repouso.

Em escala global, DN e dATN pareciam independentes. A correlação média entre suas atividades foi de apenas 0,031, sem diferença estatisticamente significativa de zero (p = 0,55). À primeira vista, o resultado confirmaria a antiga ideia de que essas redes operam separadamente.

Mas a análise voxel a voxel revelou outra história.

Os voxels não retinotópicos da DN praticamente não apresentaram correlação com a dATN: r = 0,014. Já os voxels positivos da DN apresentaram correlação positiva, com média de r = 0,284 (p = 0,0025). Os voxels negativos exibiram o padrão inverso: r = - 0,21 (p = 0,0094).

O aparente paradoxo — independência global e interação local — é justamente o centro da descoberta.

Para os autores, observar apenas a atividade média de uma rede pode esconder uma arquitetura funcional muito mais sofisticada. “Voxels que compartilham preferências pelo mesmo campo visual apresentam maior acoplamento espontâneo”, descreve o estudo em sua interpretação dos resultados.

Quando os pesquisadores compararam voxels que representavam regiões semelhantes do campo visual com voxels escolhidos aleatoriamente, o efeito tornou-se ainda mais evidente. Para os voxels negativos da DN, o modelo apresentou F(1,194) = 105,7; p < 0,001. Para os voxels positivos, o efeito alcançou F(1,194) = 406,5; p < 0,001. Em ambos os casos, os sete participantes apresentaram o padrão previsto.

A equipe foi além da correlação estatística. Os pesquisadores identificaram episódios espontâneos de atividade elevada durante o repouso — momentos em que determinados voxels ultrapassavam o percentil 99 de sua distribuição de atividade.

Foram detectados 78.978 eventos associados aos voxels negativos da DN, 52.595 associados aos voxels positivos da DN e nada menos que 541.546 eventos nos voxels da dATN. Em média, cada participante apresentou cerca de 2.082 eventos negativos da DN, 1.799 positivos da DN e 3.102 da dATN por sessão.

A análise mostrou que a organização retinotópica permanecia presente quando a atividade partia tanto da DN quanto da dATN.

Esse resultado é importante porque reduz a possibilidade de que a retinotopia observada na DN seja simplesmente uma consequência passiva da entrada de informações provenientes das áreas visuais. Segundo os pesquisadores, o padrão sugere que a própria DN possui uma arquitetura retinotópica intrínseca.

A implicação conceitual é ampla. O cérebro pode não funcionar como uma coleção de sistemas que simplesmente se ligam e desligam. Redes especializadas podem manter diferentes códigos simultaneamente, enquanto pequenas populações de voxels estabelecem pontes altamente específicas entre elas.

Essa interpretação modifica a tradicional oposição entre “mundo externo” e “mundo interno”. A percepção visual e a memória, por exemplo, não precisariam competir apenas por recursos cerebrais. Elas poderiam compartilhar uma referência espacial comum.

Os autores descrevem essa arquitetura como um “scaffold” retinotópico, uma estrutura latente que organiza as interações entre redes internas e externas. A hipótese é que esse código espacial permita ao cérebro combinar informações perceptivas com representações internas sem dissolver a especialização de cada sistema.

O estudo, entretanto, não encerra a questão. O número de participantes é pequeno — sete na análise principal — e os próprios autores reconhecem que a quantidade limitada de sessões de mapeamento retinotópico pode produzir estimativas mais ruidosas. Eles também observam que outros modelos matemáticos dos campos receptivos poderiam oferecer novas interpretações.

Ainda assim, a consistência dos efeitos entre participantes e sessões oferece uma pista poderosa: a aparente independência entre grandes redes cerebrais pode ser apenas uma propriedade observável em escala macroscópica. Quando a resolução aumenta, surge uma paisagem diferente — formada por milhares de pequenas unidades que carregam informações espaciais específicas.

A principal contribuição do trabalho de Steel, Angeli e Robertson é, portanto, deslocar a pergunta. Em vez de perguntar simplesmente se duas redes cerebrais estão conectadas, torna-se necessário perguntar como unidades específicas dentro delas escolhem com quais outras unidades se comunicar.

Nesse nível, o cérebro deixa de parecer um conjunto de sistemas isolados. Surge uma arquitetura na qual pensamento e percepção podem estar continuamente dialogando, unidos por um mapa espacial que permanece ativo mesmo quando aparentemente não estamos fazendo nada.