Análise do comportamento visual a partir da atividade neuronal em múltiplas áreas encefálicas

Abstract

A visão é um dos sentidos mais importantes para os seres humanos, através dela somos capazes de identificar objetos, pessoas e lugares, cores, ou seja, uma grande parcela da criação de experiências e memórias está relacionada a visão. A maneira como percebemos e interpretamos o mundo através da visão envolve desde aspectos físicos, como contornos, cores e formas, até nossas vivências pessoais. Um desafio significativo é compreender como os estímulos visuais que adentram a retina são decodificados, permitindo essa identificação (KANDEL, 2013). No reconhecimento de objetos, diferentes características visuais são processadas por áreas corticais específicas, seguindo uma estrutura hierárquica, começando pelo córtex visual primário e culminando no córtex temporal inferior (DICARLO; ZOCCOLAN; RUST, 2012). Desafiando a noção de que áreas corticais primárias são exclusivamente dedicadas a uma única modalidade, um estudo explorou respostas intermodais em áreas sensoriais primárias. Gravações neuronais em camundongos demonstraram codificação similar de informações táteis tanto no córtex somatossensorial primário quanto no visual primário durante a exploração em ambientes escuros (VASCONCELOS et al., 2011). Assim, este estudo se propõe a analisar o comportamento visual de camundongos baseado na atividade neuronal ao longo de múltiplas áreas encefálicas. O estudo utilizou de dados fornecidos pelo Allen Brain Observatory, coletados por sondas Neuropixels, que fornecem uma visão simultânea da atividade neuronal em diversas regiões do cérebro, com alta resolução temporal e espacial (JUN et al., 2017). Através de técnicas de aprendizado de máquina, o objetivo do estudo é identificar padrões neurais específicos para duas classes de estímulos visuais: imagens naturais e sintéticas. Os resultados sugerem que o córtex visual consegue diferenciar com precisão os estímulos visuais (AUROC > 0.8), assim como determinadas regiões do hipocampo e do tálamo. Contudo, outras regiões destas duas últimas áreas parecem não ter a mesma capacidade distintiva. Adicionalmente, nota-se que nas regiões com alta capacidade de discriminação, a informação sobre o estímulo está distribuída entre os neurônios da população. Ressalta-se também o significativo custo computacional associado à realização deste estudo, contabilizando o equivalente a 17.142 horas de CPU.