Por que um macaco pode perder seu córtex visual sem ficar cego
Em todos os mamíferos, existem duas vias cerebrais para processar as informações dos olhos: uma evolutivamente antiga e outra mais moderna.
- Em Senciência: a invenção da consciência , o psicólogo teórico Nicholas Humphrey explora a história evolutiva da consciência.
- Este trecho do livro inclui o relato em primeira mão de Humphrey sobre experimentos com animais que ele conduziu para estudar como os cérebros dos mamíferos processam informações visuais.
- O córtex visual não é o único sistema que pode dar sentido a informações visuais complexas.
Extraído de SENTIENCE: THE INVENTION OF CONSCIOUSNESS, escrito por Nicholas Humphrey e publicado pela MIT Press . Republicado com permissão.
Comecei a pesquisa para um PhD em psicologia em 1964. Meu supervisor agora era Larry Weiskrantz, um homem em contraste marcante com Brindley, não tão ferozmente inteligente, mas muito mais gentil consigo mesmo e com os outros.
Larry nasceu em Nova York, filho de imigrantes da Alemanha. Quando ele tinha seis anos, seu pai morreu repentinamente e sua família perdeu sua única fonte de renda. Sua mãe não teve escolha a não ser enviar Larry para um internato gratuito para 'pobres órfãos brancos'. Dentro dessa escola e, como diria Larry, “apenas na América”, ele floresceu, progredindo com bolsas de estudo para Harvard, Oxford e Cambridge.
Em Cambridge, ele iniciou um programa de pesquisa sobre os mecanismos cerebrais subjacentes à visão em macacos. Uma grande questão era o papel do córtex cerebral na visão. Em todos os mamíferos, existem duas vias cerebrais para processar as informações dos olhos, uma evolutivamente antiga e outra mais moderna. A antiga via, que também está presente em vertebrados como peixes e sapos, cujos cérebros não possuem córtex, vai dos olhos até o teto óptico no mesencéfalo. A outra via, que evoluiu na linhagem dos mamíferos, segue para o córtex visual primário.
Larry estava estudando os efeitos da remoção cirúrgica do córtex visual do cérebro de um macaco. Sua pesquisa neste ponto confirmou em grande parte a sabedoria convencional: que a operação deixou o macaco completamente cego para todos os propósitos práticos. É verdade que o macaco ainda podia aprender a escolher entre cartas de brilho diferente e entre uma carta cinza uniforme e um padrão quadriculado, mas era totalmente incapaz de discriminar a posição ou a forma dos objetos. ‘A hipótese mais simples sobre a capacidade desse macaco é que ele respondeu apenas à integral de toda a atividade ganglionar da retina. Não há nenhuma sugestão de que ele poderia responder à distribuição de variação.' Em outras palavras, parecia que os olhos dos macacos estavam simplesmente servindo como baldes de luz sem fornecer qualquer informação sobre o padrão espacial na retina.
Isso estava de acordo com descobertas anteriores. No entanto, uma questão pairava sobre ele. O sistema visual do mesencéfalo do macaco ainda estava intacto. Peixes e sapos podem ver muito bem usando o tectum óptico. Por que o macaco ficou tão incapacitado visualmente após a operação?
Concordamos que eu deveria embarcar em um estudo de células nervosas individuais no teto óptico do macaco (também conhecido como colículo superior) para ver exatamente que tipo de informação visual esse sistema secundário poderia ser capaz de processar. Como ninguém mais em nosso laboratório conhecia as técnicas de gravação de células individuais, Larry me mandou para Edimburgo por alguns meses para aprender como funciona o renomado neurocientista David Whitteridge.
Whitteridge me colocou sob sua proteção. Ele me ensinou a fazer eletrodos de ponta fina para registrar a atividade elétrica das células do cérebro. Em seguida, ele demonstrou como abrir cirurgicamente um buraco no crânio de um gato anestesiado e inserir a agulha no cérebro até a posição correta no sistema visual perto de uma célula nervosa responsiva. Quando a célula disparou, a descarga foi captada pelo eletrodo e amplificada para que pudéssemos ouvi-la em um alto-falante.
De volta a Cambridge, adaptei essas técnicas para registrar células do colículo superior em macacos. O macaco anestesiado era posicionado diante de uma tela na qual eu podia mover pequenos alvos pretos ou luminosos. Organizei para que a posição do alvo fosse exibida como um ponto em um osciloscópio e vinculei o brilho do ponto à resposta da célula para que ela acendesse apenas quando ocorresse um pico. Isso significava que uma imagem emergiria no osciloscópio do campo receptivo da célula – ou seja, a área do espaço que caía dentro do “campo de visão” da célula.
Meu trabalho era descobrir que tipo de estímulo visual excitaria a célula da qual eu estava gravando. Descobriu-se que as células responderam melhor a alvos em movimento, cruzando a tela em qualquer direção, a cerca de 10 graus por segundo. As células perto da superfície do colículo tinham campos receptivos muito pequenos, o que significa que poderiam identificar exatamente onde o alvo estava situado; mas à medida que o eletrodo se aprofundava, os campos se tornavam muito maiores, o que significava que eram indiferentes à localização exata do alvo. A Figura 5.1 mostra os resultados para uma variedade de células diferentes.
Essas foram descobertas novas e interessantes. Eles mostraram que as camadas superficiais do colículo podem estar retransmitindo informações para o resto do cérebro sobre a posição de um alvo e, portanto, podem, em princípio, ser capazes de suportar a visão espacial – mesmo que isso não se encaixe no comportamento dos macacos operados por Weiskrantz. Isso seria uma pista importante para o acompanhamento. Mas, enquanto fazia as experiências, confesso que nem sempre os bons ‘resultados’ que obtinha eram o que mais me preocupava. Eu olho para trás agora e meu coração falha uma batida.
Eu era um estudante de 23 anos trabalhando sozinho, muitas vezes até tarde da noite, em uma sala escura em um prédio deserto. Havia um macaco anestesiado amarrado a uma cadeira. A única luz vinha dos alvos que se moviam pela tela e do osciloscópio piscando; o único som era o crepitar esporádico de picos do alto-falante. O animal seria colocado para dormir permanentemente quando eu terminasse com ele. As células cerebrais que eu estava ouvindo estavam ‘vendo’ pela última vez. Nessa situação limítrofe, pensamentos estranhos passaram pela minha mente.
Se o animal estivesse acordado, teria uma sensação visual enquanto o estímulo se movia por sua retina. Mas porque as sensações são privadas, ninguém seria capaz de dizer isso de fora. Agora, porém, pelo menos parte dessa experiência privada havia se exteriorizado: a resposta do animal à luz aparecia no osciloscópio e ativava o alto-falante. Era como se o animal expressasse em voz alta como se sentia em relação ao estímulo — rosnando, digamos, ou ronronando quando a luz acariciava sua retina. E aqui estava eu, ouvindo. Mas se eu pudesse ouvir como o macaco se sentia em relação ao estímulo visual, talvez o macaco pudesse estar ouvindo também?
Em seguida, a poesia assumiu. Eu já havia encontrado certas células que respondiam a um alvo em movimento com uma série de rajadas de picos em vez de uma sequência regular: whoosh! uma pausa, então whoosh! (Veja a Figura 5.2.) Do que se tratava? Em um palpite, na próxima vez que encontrei uma célula respondendo dessa maneira estranha, cobri as orelhas do macaco com uma bandagem. O sibilar parou e a célula respondeu ao alvo com uma descarga constante. Então descobri os ouvidos e abaixei o volume do alto-falante para que eu pudesse apenas ouvi-lo. Mais uma vez, sem barulho.
Isso deve ter sido o que é chamado de célula “multimodal” – uma célula que recebia informações tanto dos ouvidos quanto dos olhos. Eu havia encontrado outros exemplos, embora fossem relativamente raros. Será que, quando o volume do alto-falante foi aumentado, a célula estava primeiro respondendo ao alvo visual com uma explosão de picos, depois respondendo ao som que eles originavam com mais picos e depois ao som que eles produziam? Ascender? O resultado seria um feedback positivo, criando um breve surto de atividade que se esgotaria. Whoo. . .sh! Para testar isso, sem um alvo visual, bati palmas. Com certeza, o celular respondeu com um som de palmas. O efeito do feedback auditivo era que a resposta da célula a qualquer estímulo era prolongada no tempo, produzindo uma espécie de brilho residual.
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A configuração do laboratório era, obviamente, completamente artificial. Mas esse fenômeno inesperado me deu a semente de uma ideia. Tendemos a pensar nas sensações como experiências que nos são impressas de fora. Mas suponha que nossas sensações realmente se originam como uma resposta corporal ativa ao estímulo, como os sinais enviados ao falante, e que só nos tornamos conscientes disso quando monitoramos nossa própria resposta por meio de uma espécie de escuta? Poderia isso - e os ciclos de feedback que facilmente se seguiriam - ser o que dá às sensações a qualidade expressiva e densa que achamos tão maravilhosa? Essa ideia mais tarde se enraizaria em uma teoria dos qualia. Mas isso ainda estava por vir.
Posso dizer que não gostei muito de fazer esses experimentos. Não é que eu duvidasse de seu valor científico. Essas foram as primeiras gravações já feitas do colículo superior de macacos (e o artigo de 1968 em que os descrevi foi citado várias centenas de vezes). Tampouco pensei que experimentos com animais vivos fossem errados em princípio. Os macacos foram anestesiados o tempo todo e não sofreram. No entanto, não havia como negar que o que eu estava fazendo tinha uma dimensão de poder preocupante. Poderia ter sido dito (ninguém disse, mas eu pensei) que - para ser franco - eu estava valorizando minha curiosidade sobre como o cérebro do macaco funciona sobre o interesse do macaco em aproveitar o uso de seu cérebro. Claro, eu esperava que minhas descobertas contribuíssem para o projeto maior de entender a neuropsicologia da visão em macacos e humanos, de modo que pelo menos não fosse uma curiosidade ociosa. Mas eles contribuiriam?
O que certamente parecia promissor era a evidência de que as células que eu estava estudando eram capazes de retransmitir informações sobre a localização de objetos no espaço. A esse respeito, o colículo superior do macaco claramente se assemelhava ao tectum óptico do sapo. Na verdade, os tipos de estímulos aos quais as células responderam eram marcadamente semelhantes aos descritos em um artigo famoso de Jerry Lettvin e colegas em 1959, intitulado “What the Frog’s Eye Tells the Frog’s Brain”.
Após a remoção do córtex visual em um macaco, essa via visual relativamente primitiva ainda pode estar operacional. Nesse caso, o macaco pode manter pelo menos uma capacidade de visão espacial semelhante à do sapo. No entanto, a pesquisa de Weiskrantz parecia provar que não. Comecei a me perguntar. Weiskrantz poderia estar perdendo alguma coisa? Talvez algo que estivesse escondido, não à vista de todos, mas em algum outro tipo de visão inteiramente
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