O córtex auditivo envia sinais espaciais não visuais e não topográficos ao córtex visual

A amarelo, fibras do córtex auditivo no córtex visual. Creditos: Camille Mazo

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Há já algum tempo que se sabe que no cérebro de muitas espécies, incluindo primatas, ratinhos e outros, existem ligações que vão diretamente dos neurónios do córtex auditivo aos neurónios do córtex visual. A sua função é desconhecida, mas ao “ouvir” os cabos (os axónios) que os ligam, neurocientistas da Fundação Champalimaud começaram a desvendar o que o córtex auditivo tem a dizer ao córtex visual.

Um estudo publicado em meados de abril na revista Nature Communications por Leopoldo Petreanu e a sua equipa, do laboratório de Circuitos Corticais do Champalimaud Research, conclui que o processamento sensorial pelo córtex visual não é puramente visual. Mais concretamente, o estudo mostra que, logo nas fases iniciais do processamento sensorial, o córtex visual integra informação de outras modalidades sensoriais, tais como sons.

“O que queríamos ver”, diz Petreanu, “era se o córtex auditivo enviava sinais de informação espacial para o córtex visual primário. Registámos diretamente as comunicações nos axónios – as fibras nervosas – que vão do córtex auditivo ao córtex visual. E descobrimos que estes transportam informação sobre as propriedades dos sons, como frequências e afins, mas também sobre a localização do som. Os nossos resultados mostram que o córtex visual, nas fases iniciais do processamento visual, já tem acesso a informação auditiva que contém informação espacial”.

Para realizar as suas experiências, a equipa colocou ratinhos no centro de um conjunto de altifalantes, abrangendo 120 graus do espaço auditivo dos animais, que assim emitiam sons em diferentes locais. A atividade nos axónios individuais foi registada utilizando imagiologia do cálcio com microscopia de dois fotões, uma tecnologia que permite registar a atividade neuronal no cérebro vivo intacto.

Uma das questões que os investigadores se colocaram foi a de saber se as fibras que transportam informação sobre os sons provenientes de um determinado ponto no espaço se dirigem aos neurónios que “se preocupam” com esse mesmo local. Por outras palavras, será que o córtex auditivo e o córtex visual estão “mapeados” um no outro?

A resposta foi não. Os sinais de localização sonora projetados do córtex auditivo para o córtex visual não são topográficos. “Não encontrámos nenhuma correspondência espacial específica”, salienta Petreanu. Existem outros locais no cérebro, nomeadamente o colículo superior – uma estrutura multissensorial do mesencéfalo que integra informações visuais, auditivas e outras informações espaciais – onde os diferentes mapas sensoriais estão alinhados, mas este não é o caso do córtex visual primário.

“Ninguém tinha testado o que acontece no córtex visual”, diz Petreanu. Uma primeira conclusão do novo estudo é que os sinais que o córtex auditivo projeta para o córtex visual são sobretudo sinais auditivos, apesar de a área visada ser uma área visual. Uma segunda conclusão é que estes sinais contêm informação espacial. E uma terceira conclusão importante, como já foi referido, é que, ao contrário de outras estruturas do cérebro, essa informação espacial auditiva não corresponde topograficamente às “preferências” espaciais dos neurónios visuais a que está dirigida.

“Esperávamos ver o contrário”, explica Petreanu, “porque embora os neurónios auditivos tenham propriedades muito diferentes dos neurónios visuais, têm uma coisa em comum: a localização. Por isso, esta falta de mapeamento espacial é muito estranha. Mas, claro, trata-se apenas um primeiro estudo”. Seja como for, isto sugere fortemente, segundo ele, que a integração da informação espacial visual e auditiva é diferente no córtex – e que provavelmente também tem uma função diferente.

A informação espacial visual é dominante em relação à informação espacial auditiva em todas as espécies. É por isso que, por exemplo, um ventríloquo nos consegue enganar, fazendo-nos acreditar que o discurso vem da boca da sua marioneta e não da sua própria boca. Isto sugere que, provavelmente, o córtex visual não utiliza a informação espacial do córtex auditivo para determinar a posição espacial exata dos sons. Talvez a informação espacial proveniente do córtex auditivo seja mais acerca da cena global do que da localização precisa de um dado som.

Qual será a função destas ligações? “Poderá servir para dar sentido a toda a cena”, especula Petreanu. Algo que permita dizer: “se parece uma selva e soa como uma selva, então estou numa selva”. Mesmo que os mapas não estejam alinhados, o cérebro pode vir a precisar da informação espacial do córtex auditivo para perceber a sua posição em relação ao contexto geral.

“Claramente, o córtex visual tem muita informação disponível sobre a localização dos sons, e talvez precise de fazer ligações com a localização dos sons para prever onde os sinais visuais se vão situar no futuro”, continua Petreanu. “Assim, o objeto, o som e o objeto que deu origem ao som podem alinhar-se no olho depois de fazermos um movimento”, afirma.

Os sinais auditivos e visuais não estão no mesmo sistema de coordenadas. O espaço auditivo é definido pela posição da cabeça, enquanto o espaço visual é baseado nos olhos, porque estes podem mover-se independentemente da cabeça.

Além disso, como a audição é “mais rápida” do que a visão (pode ouvir-se um som antes de ver o objeto), o córtex auditivo é capaz de saber onde está um objeto antes do córtex visual. Isto poderá significar que o córtex auditivo é capaz de prever onde vai “cair” a imagem de um objeto na retina dos olhos, alguns instantes mais tarde.

“Depois de integrar a posição da cabeça, a posição dos olhos e talvez os movimentos futuros, isso poderá ajudar um animal a saber de antemão o que deve esperar no seu sistema visual”, diz Petreanu. E exemplifica: “Se ouvirmos ladrar fora do nosso campo de visão e movermos a cabeça na direção desse som, esperamos ver um cão”. Assim, embora os sinais pareçam não estar alinhados, podem tornar-se alinhados após a integração de alterações futuras e posturais da cabeça e dos olhos. “Tudo isto é muito especulativo”, observa Petreanu. “A função deste processo continua por compreender”.

Mas uma coisa é certa, conclui: “o córtex visual integra informação sobre a localização dos sons com a informação visual”.

Artigo original acqui.

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