Creierul nu doar vede – el decide cum să vadă: cortexul prefrontal modelează procesarea vizuală în funcție de stare și comportament

Viziunea influențează comportamentul, dar noua cercetare realizată la Massachusetts Institute of Technology arată că relația funcționează și invers: starea internă și comportamentul modelează în timp real modul în care percepem lumea. La șoareci, două regiuni ale cortexului prefrontal trimit semnale diferite către zonele vizuale și motorii pentru a ajusta reprezentările senzoriale în funcție de nivelul de excitare și de mișcare.

Context: De ce contează direcția inversă vizualitate → comportament?

Cortexul vizual procesează lumea exterioară, dar cortexul prefrontal – sediul funcțiilor executive – decide ce merită accentuat, filtrat sau ignorat. De ani întregi, neuroștiința sugerează că informația circulă bidirecțional, însă rămânea neclar dacă acest flux descendent este generalizat sau extrem de specific. Echipa condusă de Sofie Ährlund-Richter a investigat dacă cortexul prefrontal trimite un singur „semnal global” sau, din contră, modulează personalizat fiecare regiune-țintă.

Prin imagistică, trasare circuitală și manipulare neurală, cercetătorii demonstrează că semnalul nu este generic: fiecare subregiune prefrontală trimite mesaje distincte către cortexul vizual primar (VISp) și cortexul motor primar (MOp), iar efectul depinde de context – cât de alert este animalul și dacă se mișcă.

Regiuni prefrontale cu roluri complementare

Studiul se concentrează pe două nuclee cheie:

• ACA – zona cingulată anterioară
• ORB – cortexul orbitofrontal

Ambele proiectează către VISp și MOp, dar cu arhitecturi diferite. În VISp, ACA se conectează mai ales în stratul 6 al cortexului, în timp ce ORB pătrunde în stratul 5. Această segregare laminară sugerează că mesajele trimise nu sunt redundante, ci orientate către tipuri celulare și căi de procesare diferite.

Ce tip de informație transportă ACA și ORB?

ACA – intensifică semnalul vizual și crește rezoluția perceptivă

Axonii proveniți din ACA codifică mai multă informație vizuală decât cei din ORB și răspund sensibil la modificarea contrastului. În condiții de excitare crescută, ACA amplifică acuratețea reprezentării vizuale, ajutând cortexul vizual să distingă detalii relevante.

ORB – reduce stimulii puternici și previne supraîncărcarea senzorială

ORB intră în joc doar la niveluri foarte ridicate de excitare. În loc să intensifice semnalul, el îl atenuează, diminuând codarea stimulilor de contrast puternic. Această funcție poate preveni devierea atenției către stimuli intensi, dar irelevanți.

Astfel, cele două regiuni formează un sistem dualist de echilibrare: ACA clarifică informația ambiguă sau slabă, ORB o reduce când devine excesivă sau distractivă.

Metodologia: trasare circuitală + imagistică neuronală + manipulare feedback

Șoarecii au vizionat imagini structurate și filme naturale, în timp ce alergau pe o roată. Excitarea a fost variată prin mici jeturi de aer, iar activitatea neuronală a fost înregistrată simultan din ACA, ORB, VISp și MOp. Echipa a monitorizat inclusiv fluxul de informație prin axonii descendenți, pentru a observa cu precizie ce se transmite – și cui.

Rezultatele au arătat că:

• ACA și ORB codifică informație vizuală, dar în grade diferite
• ambele transmit date legate de mișcare către MOp
• către VISp, semnalul transmis este mai degrabă binar – „se mișcă / nu se mișcă”
• doar ACA modulează fin contrastul vizual corelat cu excitarea comportamentală

Ce se întâmplă când feedbackul este blocat?

Când cercetătorii au inhibat conexiunile ACA → VISp și ORB → VISp, s-a confirmat rolul divergent al celor două căi: blocarea ACA a redus claritatea reprezentării vizuale, în timp ce blocarea ORB a împiedicat diminuarea semnalelor de contrast ridicat.

Concluzia este puternică: cortexul prefrontal nu reglează global procesarea senzorială, ci o modulează diferențiat, în funcție de subregioni și destinațiile lor corticale.

Implicații pentru neuroștiință și percepție

Aceste rezultate rescriu modul în care înțelegem controlul executiv asupra percepției. Viziunea nu este un proces pasiv – este ajustată continuu de starea internă a organismului. În loc să fie doar poarta spre exterior, cortexul vizual devine o suprafață modelabilă, calibrată de comportament, atenție și excitare.

Creierul nu doar ne spune ce vedem – decide ce merită văzut.

Prin dezvăluirea modului în care ACA și ORB filtrează informația în VISp, studiul deschide drumul către o cartografiere mai profundă a feedbackului prefrontal și ar putea inspira noi strategii de intervenție în tulburări de atenție, percepție și motivație.