Feature: Giving blind people sight illuminates the brain’s secrets
Their recent studies show that experience isn’t critical for certain visual functions. Em vez disso, o cérebro parece ser pré-programado para interpretar pelo menos alguns aspectos simples do mundo visual. A evidência vem de testes de ilusões visuais que também estão ajudando a resolver um debate de longa data sobre o porquê do cérebro interpretar mal tipos particulares de imagens.,quando a nossa percepção de uma imagem difere da realidade, experimentamos uma ilusão visual. Alguns neurocientistas pensam que a cablagem inata de nossos cérebros é responsável por ilusões; outros pensam que eles são um produto da aprendizagem. Resolver este debate provou ser difícil, diz Susana Martinez-Conde, um neurocientista da Universidade Estadual de Nova York Centro Médico do Estado que estuda ilusões. “Os bebés não podem relatar a experiência visual”, diz ela. “E não seria ético privar um bebé de experiência visual para testar isto.,”A resposta foi” qualquer um adivinha”, diz ela—até que o projeto Prakash começou a estudar as crianças recém-vistas, cuja visão, quando adquirida pela primeira vez, está perto de um recém-nascido.
Em 2010 e 2011, a equipe de Sinha escolheu nove crianças daqueles prestes a passar por uma cirurgia de catarata. Os sujeitos eram cegos desde o nascimento, de acordo com os pais e cirurgiões do Shroff Charity Eye Hospital. Logo após suas ligaduras foram removidas, os cientistas mostraram-lhes a ilusão Ponzo., Demonstrado pela primeira vez há mais de um século, esta ilusão envolve tipicamente linhas convergentes no horizonte (como trilhas de trem) e duas curtas linhas paralelas que cortam através delas. Embora as linhas horizontais sejam idênticas, a mais próxima do horizonte parece mais longa.
a explicação dominante para a ilusão Ponzo é que ela é um resultado da experiência do cérebro interpretando imagens 2D como cenas 3D, com os elementos individuais de imagens percebidas a várias profundidades e distâncias., “Que a aprendizagem nos leva a associar essas duas linhas idênticas nesta ilusão como estando a duas distâncias diferentes de nós”, explica Sinha. O cérebro interpreta a linha mais próxima do horizonte aparente como mais distante e, portanto, mais longa do que a outra linha idêntica.
a ressonância magnética Funcional mostra a atividade no córtex visual de um recém-visão Prakash paciente que está a começar a perceber os rostos humanos., As crianças de Prakash gradualmente aprendem a usar a mesma região do córtex que suporta a percepção da face em pessoas normalmente vistas.
Project Prakash
Se a ilusão Ponzo fosse o resultado da aprendizagem visual, as crianças de Prakash não cairiam nessa. Mas para surpresa da equipe, as crianças eram tão suscetíveis à ilusão Ponzo quanto os sujeitos de controle com visão normal: eles consistentemente encontraram a linha mais próxima ao horizonte, a equipe relatou na biologia atual em Maio.,
As crianças também caíram na ilusão Müller-Lyer, um par de linhas com pontas de flecha em ambas as extremidades; um conjunto de pontas de flecha aponta para fora, o outro para dentro em direção à linha. A linha com as pontas de flechas internas parece mais longa. “Tudo o que podemos dizer com base nestes resultados é que não é experiência”, diz Sinha. “É outra coisa. Provavelmente está sendo impulsionado por fatores muito simples na imagem a que o cérebro está provavelmente inatamente programado para responder.”Martinez-Conde está disposto a arriscar um palpite sobre como a ilusão Müller-Lyer funciona., A sua pesquisa passada mostrou que os nossos olhos tendem a reparar em cantos mais do que linhas rectas. Talvez, diz ela, o nosso cérebro se concentre nos cantos das pontas de flecha externas, fazendo a linha entre elas parecer mais curta do que a linha com pontas de flecha internas. “Mas isto deve ser tomado com um grande grão de sal, porque não tenho dados que o provem.”
qualquer que seja o mecanismo, o novo estudo acrescenta à evidência crescente “de que não somos placas em branco quando nascemos”, diz Martinez-Conde., Outras evidências vêm de um estudo recente de Amir Amedi, um neurocientista da Universidade Hebraica de Jerusalém, e colegas nos quais eles usaram fMRI para comparar o córtex visual de indivíduos congenitalmente cegos com o de indivíduos normalmente avistados. Eles descobriram que a organização básica do córtex visual de pessoas cegas congenitalmente é semelhante à dos normalmente avistados, e ambos têm conexões semelhantes entre diferentes partes do córtex. Isso significa “nós nascemos com esta Maquinaria para ver que de certa forma não requer experiência visual para emergir”, diz Amedi., “O sistema visual vem com certas conexões e preconceitos computacionais.”
tal PREWIRING pode ajudar as crianças de Prakash a ganhar visão funcional nos meses seguintes à cirurgia, especula Amedi. Mas a experiência e a aprendizagem parecem desempenhar um papel maior na aquisição visual. “Há evidências crescentes de que os cérebros adultos podem mudar de estrutura e função”, diz Brigitte Roeder, uma neuropsicóloga da Universidade de Hamburgo, na Alemanha., Por exemplo, estudos têm mostrado que os adultos que regularmente jogam jogos de ação de vídeo tornam-se melhores em certas tarefas visuais, como ler as letras pequenas em um frasco de prescrição ou rastrear vários amigos que se movem através de uma multidão.
mais relevante para as crianças de Prakash é a capacidade de criar uma imagem mental de um espaço 3D. “Imagens espaciais são muito importantes em nossas vidas”, diz Tapan Gandhi, membro da equipe de Prakash, um neurocientista do Indian Institute of Technology, Delhi, em Nova Deli. “Se eu te perguntar, pensa na tua cozinha, onde guardaste o quê, podes visualizá-la., Isto é muito importante para a nossa vida diária.”Mas os cegos não gostam de imaginar espaços. Quando testadas para essa habilidade usando uma matriz e pegas móveis, as crianças de Prakash antes da cirurgia apresentam um desempenho ruim em comparação com pessoas normalmente vistas, diz Gandhi. Logo após a cirurgia, no entanto, eles começam a melhorar em tarefas de imagens espaciais. A visão deve ser crucial para ajudar o cérebro a criar mapas mentais de espaços, diz ele., E o cérebro ou não tem uma janela crítica para essa capacidade, ou a janela permanece aberta até muito mais tarde na vida, Gandhi e colegas relataram na edição de 12 de Março de 2014 da Ciência Psicológica.
a equipa encontrou adaptabilidade semelhante na capacidade de distinguir um rosto humano de imagens faciais. Logo após a cirurgia, os pacientes do Prakash não conseguem distinguir. Isso também contradiz o dogma: apontar para os rostos é uma capacidade visual que os cientistas pensam ser inata. Mas depois de algumas semanas, os recém-avistados podem identificar um rosto humano e começar a reconhecer rostos diferentes., A equipe também descobriu que seus pacientes aprendem rapidamente a conectar contato com a visão. Em outras palavras, eles logo são capazes de reconhecer objetos que tocaram enquanto vendados quando eles vêem esses objetos de uma distância.mas a plasticidade tem os seus limites. Collignon e seus colegas estudaram um grupo de adultos no Canadá que nasceram com cataratas, mas fizeram uma cirurgia corretiva antes de completarem 1 ano. Apesar de pelo menos 2 décadas de visão restaurada, cada indivíduo tinha uma visão ligeiramente alterada., Sua percepção 3D e sua capacidade de detectar movimentos também foram comprometidas, de acordo com resultados inéditos. Os pesquisadores descobriram que os cérebros desses indivíduos parecem estar conectados de forma diferente: ao contrário das pessoas com visão normal, seus córtexes visuais também processam som, eles relataram em agosto na biologia atual.
“o Que é realmente impressionante aqui é que estamos falando de pessoas que são privadas de algumas semanas a alguns meses, mas leva a longa reorganização do cérebro para responder mais ao som,” Collignon, diz., Pacientes de Prakash, que são cegos por anos, também são susceptíveis de ter seu córtex visual reorganizado, diz ele, o que poderia impedir a recuperação. “Eles têm um traço de seu passado , e seu passado é a cegueira”, diz ele. “Estas pessoas nunca serão capazes de recuperar a visão Como alguém que já viu antes.”os achados de Sinha confirmam isso. Os pacientes da Prakash não desenvolvem uma visão tão perspicaz como as pessoas normalmente vistas. “apesar de seguir essas crianças por vários anos, não encontramos uma progressão da acuidade para a normalidade”, diz Sinha., Isso sugere uma janela crítica para a acuidade que se fecha algum tempo antes de completar 8 anos—o Prakash de idade mais jovem tem até agora tratado.as experiências de Yadav são típicas. “Consigo ler as manchetes dos jornais com os meus óculos”, diz ele. Mas quatro anos após a cirurgia, ele ainda tem dificuldade em ler a melhor impressão em jornais e livros.
a janela também parece fechar cedo para a sensibilidade ao contraste: a capacidade de discernir contrastes, sombras e padrões, uma das funções mais básicas da visão., Em um teste, a equipe de Sinha mostra às crianças de Prakash quatro padrões—uma casa, um quadrado, uma maçã e um círculo-e pede-lhes para identificar os padrões à medida que mudam de tamanho e contraste. Normalmente as pessoas com visão podem detectar estes padrões para uma gama de tamanhos, se o contraste está acima de um certo limiar. Para as crianças de Prakash, sua sensibilidade ao contraste melhora significativamente até vários meses após a cirurgia, mas nunca atinge níveis normais. Eles permanecem presos na detecção de uma gama limitada de tamanhos, e apenas quando o contraste é bastante alto.,
Manoj Yadav bicicletas para trabalhar em Gorakhpur, na Índia. “Eu posso andar de bicicleta mesmo em um mercado lotado”, diz ele.
Graham Crouch
Tomados em conjunto, os resultados demonstram que não há um único período crítico que regem a visão, diz Amy Kalia, um bolseiro de pós-doutoramento com Sinha. “É a visão recuperável ou não”, diz ela, “é uma história mais complexa.,”o treinamento pode ajudar as crianças de Prakash a recuperarem mais função visual, diz Uri Polat, um neurocientista da Universidade de Tel Aviv em Israel. “A janela não fecha”, diz ele. “Torna-se menos sensível.”
em 2004, Polat foi o primeiro a mostrar que o treinamento pode restaurar a visão em adultos com ambliopia, ou olho preguiçoso. Um olho preguiçoso impede o desenvolvimento normal do córtex visual durante a infância. Os doentes têm visão binocular diminuída, bem como baixa acuidade e sensibilidade ao contraste; a visão diminuída foi considerada irreversível após os 10 anos de idade., Polat fez com que os pacientes olhassem para uma tela de computador com variações de uma imagem Gabor Patch, que tem padrões borrados preto-e-branco que mudam de tamanho e contraste. Após apenas um mês de treino, os seus pacientes tinham melhor acuidade e sensibilidade ao contraste.
Amedi concorda que o treinamento é fundamental, mas acha que ele deve envolver o toque e o som, também—sentidos que as pessoas cegas dependem para navegar pelo mundo. Sua pesquisa mostrou que para interpretar o som ou o toque, eles dependem de Partes de seu córtex visual normalmente dedicado à visão., Por exemplo, eles usam a mesma parte do cérebro para braille que os avistados usam para ler. O projeto Prakash planeja abrir uma escola residencial no próximo ano para reabilitar e educar as crianças após a cirurgia de catarata usando exercícios físicos e experiências multisensoriais.em última análise, a equipe de Prakash quer revelar como restaurar a visão altera o córtex visual. Eles estão começando a sondar mudanças no cérebro com fMRI.quando eles imaginam o córtex visual de um paciente antes e 2 dias após a cirurgia, diferentes áreas do córtex parecem estar trabalhando em sincronia., “Então, se você tem alta atividade em uma parte do córtex, você terá atividade similar em outra parte do córtex”, diz Sinha. “É como se grande parte do córtex visual estivesse a pulsar juntos.”
no entanto, apenas alguns meses após a cirurgia, a imagem do fMRI começa a mudar. Diferentes regiões do córtex visual iluminam-se diferentemente, sugerindo uma divisão do trabalho. Imagens de rostos humanos mostrados aos pacientes, por exemplo, ativam uma área do córtex conhecida por responder a rostos em pessoas normalmente vistas.”faz muito sentido”, diz Amedi., “Quando eles começam a processar informações visuais, eles não podem executar tarefas. Não conseguem identificar um objecto, uma pessoa. É tudo o mesmo disparate para eles.”Mas com o passar do tempo, e o cérebro aprende a distinguir objetos, formas e rostos, diferentes áreas do córtex visual começam a se especializar.
Sinha, para começar, não esperava estas alterações no cérebro. “Eu fiquei surpreso com o quanto, quão massivas são as mudanças e quão rápido elas acontecem, e quão tarde na vida isso pode acontecer”, diz ele. Ele também não esperava o jorrar de resultados que o projeto gerou., “Eu estava preocupado que ter que trabalhar com crianças bastante velhas, nós estávamos nos preparando para o fracasso.”Em vez disso, o projeto trouxe centenas de jovens como Yadav para a luz—ao colocar o campo da neurociência visual em uma nova luz também.
veja a nossa apresentação sobre o projecto Prakash.
ouça um podcast com o autor Rhitu Chatterjee.