Tecnologia Científica

Cérebro artificial revela porque nem sempre podemos acreditar em nossos olhos
Uma rede de computadores modelada de perto em parte do cérebro humano está permitindo novos insights sobre a maneira como nossos cérebros processam imagens em movimento - e explica algumas ilusões de ótica desconcertantes.
Por Jacqueline Garget - 28/02/2021


Dirigindo na névoa - Crédito: Yaopey Yong no Unsplash

É muito difícil medir diretamente o que está acontecendo dentro do cérebro humano quando percebemos o movimento - até mesmo nossa melhor tecnologia médica não pode nos mostrar todo o sistema em funcionamento. Com o MotionNet, temos acesso completo.

Reuben Rideaux

Usando dados de décadas de estudos de percepção de movimento humano, os pesquisadores treinaram uma rede neural artificial para estimar a velocidade e a direção das sequências de imagens.

O novo sistema, chamado MotionNet, foi projetado para corresponder às estruturas de processamento de movimento dentro do cérebro humano. Isso permitiu aos pesquisadores explorar características do processamento visual humano que não podem ser medidas diretamente no cérebro.

Seu estudo, publicado hoje no Journal of Vision , usa o sistema artificial para descrever como as informações de espaço e tempo são combinadas em nosso cérebro para produzir nossas percepções, ou equívocos, de imagens em movimento.

O cérebro pode ser facilmente enganado. Por exemplo, se houver um ponto preto à esquerda de uma tela, que desaparece enquanto um ponto preto aparece à direita, vamos 'ver' o ponto se movendo da esquerda para a direita - isso é chamado de movimento 'phi'. Mas se o ponto que aparece à direita é branco em um fundo escuro, 'vemos' o ponto se movendo da direita para a esquerda, no que é conhecido como movimento 'phi reverso'. ”

Os pesquisadores reproduziram o movimento phi reverso no sistema MotionNet e descobriram que ele cometia os mesmos erros de percepção de um cérebro humano - mas, ao contrário do cérebro humano, eles podiam olhar atentamente para o sistema artificial para ver por que isso estava acontecendo. Eles descobriram que os neurônios estão "sintonizados" na direção do movimento e, no MotionNet, o "phi reverso" estava ativando neurônios sintonizados na direção oposta ao movimento real.

O sistema artificial também revelou novas informações sobre essa ilusão comum: a velocidade do movimento phi reverso é afetada pela distância dos pontos, ao contrário do que seria esperado. Os pontos que 'se movem' a uma velocidade constante parecem mover-se mais rapidamente se espaçados a uma distância curta e mais lentamente se espaçados a uma distância maior.

“Já sabemos sobre o movimento phi reverso há muito tempo, mas o novo modelo gerou uma previsão completamente nova sobre como o vivenciamos, que ninguém jamais olhou ou testou antes”, disse o Dr. Reuben Rideaux, pesquisador no Departamento de Psicologia da Universidade de Cambridge e primeiro autor do estudo.

Os humanos são razoavelmente bons em calcular a velocidade e a direção de um objeto em movimento apenas olhando para ele. É como podemos pegar uma bola, estimar a profundidade ou decidir se é seguro atravessar a estrada. Fazemos isso processando os padrões de mudança de luz em uma percepção de movimento - mas muitos aspectos de como isso acontece ainda não são compreendidos.

“É muito difícil medir diretamente o que está acontecendo dentro do cérebro humano quando percebemos o movimento - até mesmo nossa melhor tecnologia médica não pode nos mostrar todo o sistema em funcionamento. Com o MotionNet, temos acesso completo ”, disse Rideaux.

Pensar que as coisas estão se movendo em uma velocidade diferente do que realmente são às vezes pode ter consequências catastróficas. Por exemplo, as pessoas tendem a subestimar a velocidade com que estão dirigindo em condições de neblina, porque um cenário mais escuro parece estar passando mais devagar do que realmente é. Os pesquisadores mostraram em um estudo anterior que os neurônios em nosso cérebro são tendenciosos para velocidades lentas, então, quando a visibilidade é baixa, eles tendem a adivinhar que os objetos estão se movendo mais devagar do que realmente estão.

Revelar mais sobre a ilusão de phi reverso é apenas um exemplo da maneira como o MotionNet está fornecendo novos insights sobre como percebemos o movimento. Com a confiança de que o sistema artificial está resolvendo problemas visuais de uma maneira muito semelhante ao cérebro humano, os pesquisadores esperam preencher muitas lacunas no entendimento atual de como essa parte do cérebro funciona.

As previsões da MotionNet precisarão ser validadas em experimentos biológicos, mas os pesquisadores dizem que saber em qual parte do cérebro se concentrar vai economizar muito tempo.

Rideaux e seu coautor do estudo, Dr. Andrew Welchman, fazem parte do Adaptive Brain Lab de Cambridge, onde uma equipe de pesquisadores está examinando os mecanismos cerebrais subjacentes à nossa capacidade de perceber a estrutura do mundo ao nosso redor. 

Esta pesquisa foi apoiada pela Leverhulme Trust e Isaac Newton Trust.

 

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