Pequenos movimentos oculares estão sujeitos a um surpreendente grau de controle cognitivo

Resumo: O desvio ocular, ou pequenos movimentos oculares que parecem aleatórios, podem ser influenciados pelo conhecimento prévio de um alvo visual esperado, relatam os pesquisadores.

Fonte: Universidade Weil-Cornell

Um tipo de movimento ocular muito sutil e aparentemente aleatório chamado desvio ocular pode ser influenciado pelo conhecimento prévio do alvo visual esperado, o que sugere um nível surpreendente de controle cognitivo sobre o olho, de acordo com um estudo conduzido pelos neurocientistas da Weill Cornell Medicine.

A descoberta, descrita em 3 de abril em biologia atualcontribui para a compreensão científica de como a visão – longe de ser uma mera absorção de sinais vindos da retina – é governada e controlada por processos cognitivos.

“Esses movimentos oculares são tão minuciosos que nem os percebemos, mas nosso cérebro pode, de alguma forma, usar o conhecimento da tarefa visual para controlá-los”, diz o principal autor do estudo, Dr. Yen-Chu Lin, que fez o trabalho como Fred Plum Fellow em Neurologia de Sistemas e Neurociência no Feil Family Brain and Mind Research Institute na Weill Cornell Medicine.

dr Lin trabalha no laboratório do principal autor do estudo, Dr. Jonathan Victor, o Professor Fred Plum de Neurologia na Weill Cornell Medicine.

O estudo envolveu estreita colaboração com o laboratório do Dr. Michele Rucci, professora de cérebro e ciências cognitivas e neurociência na Universidade de Rochester.

Os neurocientistas sabem há décadas que as informações armazenadas na memória podem afetar profundamente o processamento da entrada sensorial, incluindo fluxos de dados visuais provenientes dos olhos. Em outras palavras, o que vemos é influenciado pelo que esperamos ver ou pelas demandas da tarefa em mãos.

A maioria dos estudos de controle cognitivo sobre os movimentos oculares abordou movimentos mais óbvios, como B. os movimentos “sacárdicos”, nos quais os olhos disparam sobre grandes partes do campo visual. No novo estudo, o Dr. Lin e Victor e seus colegas estudaram o eye drift, pequenos tremores do olho que ocorrem mesmo quando o olhar parece fixo.

Os movimentos oculares são movimentos sutis que deslocam um alvo visual nas distâncias da retina na ordem de frações de um milímetro ou mais – por meio de apenas algumas dezenas de fotorreceptores (cones).

Acredita-se que eles melhorem a detecção de pequenos detalhes estacionários em uma cena visual, escaneando-os, convertendo efetivamente detalhes espaciais em sequências temporais de sinais visuais.

Estudos anteriores mostraram que o desvio do olhar e outros pequenos “movimentos oculares fixos” estão apenas sob controle cognitivo no sentido mais amplo – por exemplo, desacelerando ao digitalizar cenas mais detalhadas. No novo estudo, os pesquisadores encontraram evidências de um tipo de controle mais preciso.

Usando equipamentos sensíveis no Dr. Rucci, os pesquisadores registraram movimentos oculares em seis voluntários que foram solicitados a identificar qual dos pares de letras (H vs. N ou E vs. F) eles foram mostrados contra um fundo aleatório de ruído visual.

Com base em modelos de computador, os cientistas esperavam que os movimentos oculares ideais para distinguir as letras cruzassem os elementos-chave que distinguem as letras em ângulos retos.

Portanto, eles levantaram a hipótese de que um controle cognitivo mais preciso, se houver, tenderia a controlar o desvio do olhar nas direções vertical e oblíqua (do canto inferior esquerdo ao superior direito) para a discriminação H vs. N, em comparação com movimentos verticais mais rígidos para o E vs. F discriminação.

Eles descobriram que os movimentos oculares dos participantes realmente seguiam esses padrões – mesmo nos 20% dos estudos em que os participantes esperavam uma letra, apenas ruído era mostrado. O último resultado mostrou que o controle cognitivo do desvio ocular pode ser conduzido apenas pelo conhecimento prévio específico da tarefa visual, independentemente da informação visual recebida.

“Esses resultados ressaltam a inter-relação entre as partes sensoriais e motoras da visão – você realmente não pode olhar para elas separadamente”, disse o Dr. Victor, que também é professor de neurociência no Feil Family Brain and Mind Research Institute em Weill Cornell.

Ele observou que a direção dos movimentos oculares finos provavelmente vem de neurônios no tronco cerebral, enquanto o conhecimento da tarefa provavelmente reside na parte superior do cérebro: o córtex – sugerindo algum tipo de conexão inconsciente entre eles.

“Os sujeitos estão cientes das tarefas que têm que fazer, mas não percebem que seus olhos estão fazendo esses pequenos movimentos, mesmo que você diga a eles”, disse o Dr. vencedor

Investigar esse caminho, acrescentou, pode não apenas levar a melhores percepções sobre a neurociência da visão, mas também sobre distúrbios da visão – tradicionalmente considerados distúrbios da retina ou processamento sensorial no cérebro.

“Nossos resultados sugerem que os problemas de visão às vezes também podem ter um componente motor, uma vez que a visão ideal depende da capacidade do cérebro de fazer esses movimentos muito pequenos”, disse o Dr. vencedor

Sobre esta novidade da pesquisa neurocientífica

Autor: Bárbara Prempe
Fonte: Universidade Weil-Cornell
Contato: Barbara Prempeh – Universidade Weill-Cornell
Foto: A imagem é de domínio público

Pesquisa original: Acesso fechado.
“Influências cognitivas nos movimentos fixativos dos olhos‘ por Jonathan Victor et al. biologia atual

Abstrato

Influências cognitivas nos movimentos fixativos dos olhos

destaques

• Movimentos oculares de fixação aparentemente involuntários estão sob influência cognitiva
• O conhecimento específico da tarefa influencia a orientação dominante desses desvios oculares
• Essa influência é aberta, pois pode ocorrer sem informação visual
• As modulações de deriva cognitiva podem prever a tarefa específica com precisão melhor que a média

Resumo

Percebemos o mundo com base nas informações visuais que recebemos por meio do controle oculomotor, uma atividade que está entrelaçada com os processos cognitivos em andamento. As influências cognitivas foram estudadas principalmente no contexto de movimentos macroscópicos, como sacadas e movimentos suaves. No entanto, nossos olhos nunca estão parados, mesmo durante os períodos de fixação.

Um dos movimentos oculares fixadores, desvios oculares, desloca o estímulo através de centenas de receptores na retina, um movimento que se acredita melhorar o processamento de detalhes espaciais ao traduzir informações espaciais em informações temporais. Apesar de sua aparente aleatoriedade, os desvios oculares estão sob controle neural.

No entanto, pouco se sabe sobre o controle do desvio além dos circuitos do tronco encefálico do reflexo vestíbulo-ocular.

Aqui examinamos o controle cognitivo dos desvios oculares usando uma tarefa de discriminação de letras. O experimento foi projetado para demonstrar efeitos de circuito aberto, ou seja, controle oculomotor cognitivo conduzido por conhecimento prévio específico sobre a tarefa, independente da informação sensorial recebida.

As influências de circuito aberto foram isoladas apresentando aleatoriamente campos de ruído puro (sem letras) enquanto os sujeitos se empenhavam em distinguir pares específicos de letras.

Nossos resultados demonstram o controle em malha aberta da direção da deriva em observadores humanos.