Como os Receptores NMDA Afetam a Percepção Visual
Estudo revela insights sobre os receptores NMDA e seu papel na percepção visual.
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Índice
Nossas mentes conseguem experiências únicas, e uma parte chave disso é como percebemos o mundo ao nosso redor. A Percepção consciente envolve combinar informações dos nossos sentidos de um jeito que vai além de respostas simples. Isso acontece graças a processos complexos no nosso cérebro, especificamente pelas conexões entre diferentes áreas cerebrais. Pesquisas mostram que o feedback das áreas cerebrais superiores para as áreas sensoriais tem um papel importante em como sentimos e percebemos as coisas.
Experimentos em animais como camundongos e macacos apontam para essas conexões de feedback como cruciais para detectar vários estímulos, como toque, cheiros e qualidades visuais. Em primatas não humanos, reduzir a consciência através de anestesia mostrou que esse feedback fica prejudicado, enquanto o processamento sensorial básico permanece normal. Em humanos, embora existam indícios indiretos sobre a importância do processamento de feedback na percepção, a base química exata por trás desses processos ainda não é bem compreendida.
Esse estudo tem como objetivo esclarecer o papel de um tipo específico de receptor cerebral, o receptor NMDA, nesses processos de feedback e como isso afeta nossas percepções conscientes. A Atenção também pode ter um papel na modulação desses processos.
Receptores NMDA e Seu Papel
Os receptores NMDA são diferentes de muitos outros receptores no cérebro. Eles demoram mais para responder e estão presentes em grande número nas áreas responsáveis pelo processamento recorrente. Bloquear esses receptores em macacos mostrou que isso prejudica especificamente as fases posteriores do processamento relacionadas à percepção, sem afetar as fases iniciais da entrada sensorial.
Em humanos, pesquisas indicaram que bloquear os receptores NMDA pode impactar como integramos características sensoriais. Por exemplo, usar uma substância como a cetamina para bloquear esses receptores afeta como percebemos texturas e representações visuais. No entanto, estudos anteriores não distinguiram claramente quais impactos vieram do bloqueio do processamento de feedback e quais eram devido a outros efeitos não específicos. A cetamina tem vários efeitos colaterais, o que pode complicar as interpretações.
Para entender melhor os efeitos do receptor NMDA, este estudo usou um estímulo visual específico chamado estímulo de Kanizsa. Esse estímulo foi projetado para testar diferentes etapas de processamento em nosso sistema visual, que vão desde diferenças básicas de contraste até percepções mais complexas, como ilusões.
O Estímulo de Kanizsa
O estímulo de Kanizsa consiste em formas que criam a ilusão de um objeto, mesmo quando não está explicitamente desenhado. Ao manipular diferentes elementos desse estímulo, os pesquisadores puderam examinar como nossos cérebros processam características em vários níveis de complexidade.
- Diferenças de contraste local ajudam nossos cérebros a perceber brilho ou escuridão.
- Colinearidade se refere a como segmentos de linha dentro do estímulo se alinham ou se conectam.
- A ilusão de Kanizsa depende de conexões de feedback para criar a percepção de uma forma.
Por exemplo, se os círculos de duas pernas no estímulo se alinham para formar um triângulo, isso mostra como a colinearidade é processada. Enquanto isso, se as formas criam a ilusão de um triângulo sem serem desenhadas, isso testa o processamento de feedback.
Design do Experimento
No primeiro experimento, os pesquisadores observaram como um remédio chamado memantina, que bloqueia receptores NMDA, afeta a percepção enquanto os participantes viam a ilusão de Kanizsa em uma tarefa específica projetada para testar sua capacidade de perceber essa ilusão.
O estudo envolveu duas sessões para os participantes: uma onde tomaram memantina e outra onde tomaram um placebo. O objetivo era ver como a memantina impactou diferentes aspectos da percepção, especialmente focando na atenção.
Para medir os efeitos da memantina, os participantes relataram como se sentiam em uma escala que avaliava seus níveis de alerta, satisfação, calma e sedação. O remédio resultou em uma leve diminuição na calma, mas teve efeitos mínimos no geral.
Resultados do Experimento 1
Os participantes foram encarregados de detectar a ilusão de Kanizsa em meio a outros visuais distratores. Técnicas de mascaramento e o "blecaute atencional" causado por intervalos curtos entre os estímulos foram usados para avaliar o impacto da atenção na percepção.
Como esperado, o mascaramento prejudicou significativamente a capacidade de perceber a ilusão. Mesmo quando os participantes estavam atentos, os efeitos da memantina não alteraram significativamente a sensibilidade deles à percepção.
Dados de EEG foram coletados para analisar como diferentes características visuais foram processadas no cérebro. Esses dados mostraram que, enquanto a memantina afetou a decodificação da ilusão de Kanizsa, não impactou as outras características testadas, como contraste local ou colinearidade.
Curiosamente, ao invés de prejudicar a percepção da ilusão, a memantina parecia melhorar a capacidade dos participantes de reconhecer a ilusão de Kanizsa quando ela estava presente e sendo prestada atenção.
Experimento 2: Investigação Adicional
No segundo experimento, o design geral foi semelhante ao primeiro, mas focou em tornar cada uma das características visuais relevantes para a tarefa. Isso permitiu que os pesquisadores isolassem como a memantina afetou o processamento de cada característica com base em se estava sendo ativamente atendida.
Os resultados replicaram algumas das descobertas do primeiro experimento. A capacidade dos participantes de perceber a ilusão de Kanizsa foi especificamente potencializada pela memantina quando era relevante para a tarefa e não estava mascarada. No entanto, não foram observadas melhorias significativas para outras características quando a memantina foi administrada, sugerindo ainda mais que seus efeitos estavam especificamente ligados a como os processos atencionais interagiam com os mecanismos de feedback.
Memantina e Atenção
Os resultados de ambos os experimentos destacam um aspecto crítico da percepção: a atenção. Quando a ilusão de Kanizsa era atendida, a memantina melhorou a percepção. Isso sugere que quando os estímulos são relevantes e recebendo atenção, bloquear os receptores NMDA permite um processamento mais eficiente.
A atenção é conhecida por aumentar a atividade em áreas específicas do cérebro, melhorando o processamento das informações sensoriais. As descobertas sugerem que os benefícios da memantina podem estar ligados à sua interação com a atenção, particularmente durante as etapas de processamento de feedback.
Discussão e Implicações
Este estudo lança luz sobre o papel dos receptores NMDA em como percebemos estímulos visuais complexos. As implicações são significativas para entender como a atenção afeta nossas percepções e como a interferência com funções normais do cérebro pode alterar esses processos.
Curiosamente, os efeitos da memantina foram diferentes do esperado. Ao invés de diminuir a capacidade de perceber a ilusão de Kanizsa, isso aumentou sob certas condições. Isso abre várias avenidas para futuras pesquisas para entender melhor a relação entre receptores NMDA, atenção e consciência.
As descobertas sugerem que, ao invés de simplesmente bloquear o fluxo de informações, o bloqueio do receptor NMDA pode levar a um processamento mais uniforme em certos contextos, potencialmente esclarecendo desenvolvimentos perceptuais.
Conclusão
Em conclusão, o estudo destaca a relação complexa entre receptores NMDA, processamento de feedback e atenção na percepção visual. Pesquisas futuras devem explorar mais a fundo como esses processos interagem, particularmente em cenários do mundo real onde as percepções costumam ser multifacetadas e camadas. Entender essas conexões pode levar a avanços teóricos e aplicações práticas em áreas como psicologia e neurociência.
Título: NMDA receptor antagonist memantine selectively affects recurrent processing during perceptual inference
Resumo: Perceptual inference requires the integration of visual features through recurrent processing, the dynamic exchange of information between higher and lower level cortical regions. While animal research has demonstrated a crucial role of NMDA receptors in recurrent processing, establishing a causal link between NMDA-mediated recurrent processing and human perception has remained challenging. Here, we report two pharmacological studies with randomized, double-blind, crossover designs in which we administered the NMDA antagonist memantine, while collecting human electroencephalography (EEG). We trained and tested EEG classi[fi]ers to reflect the processing of speci[fi]c stimulus features with increasing levels of complexity, namely differences in stimulus contrast, collinearity between local line elements, and illusory surfaces of a Kanizsa triangle. In two experiments involving different participants and visual tasks, we found that memantine selectively affected decoding of the Kanizsa illusion, known to depend on recurrent processing, while leaving decoding of contrast and collinearity largely unaffected. Interestingly, the results from an attentional blink (experiment 1) and task-relevance manipulation (experiment 2) showed that memantine was only effective when the stimulus was attended and consciously accessed. These [fi]ndings demonstrate that NMDA inhibition selectively affects recurrent processing, especially for attended objects, and thereby provide a crucial step toward bridging animal and human research, shedding light on the neural mechanisms underpinning perceptual inference and conscious perception.
Autores: Samuel Noorman, T. Stein, J. B. Zantvoord, J. J. Fahrenfort, S. van Gaal
Última atualização: 2024-06-10 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.10.598193
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.10.598193.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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