Dra. Catarina Amado | Pode o cérebro prever o futuro?

Formada em Engenharia Biomédica pela Universidade NOVA de Lisboa e doutorada em Neurociência Cognitiva, a Dra. Catarina Amado iniciou recentemente os estudos pós-doutorais na Universidade de Tübingen (Alemanha). A propósito da Semana Internacional do Cérebro, a nossa convidada explicou à FRONTAL em que medida o cérebro pode ser considerado uma “máquina preditiva”, e de como tal capacidade para estabelecer previsões se encontra patologicamente afetada em indivíduos com esquizofrenia ou autismo.


A perceção baseia-se na nossa habilidade de otimizar predições sobre eventos vindouros. Tais predições dependem do conhecimento conceptual previamente adquirido, assim como da informação sensorial futura. O cérebro é, hoje em dia, encarado como uma máquina preditiva, na medida em que simula constantemente possíveis eventos futuros.

Embora seja, atualmente, impossível prever o futuro, os nossos neurónios criam previsões sobre informações futuras, fazendo uma atualização constante dessas mesmas predições. Estes processos preditivos são seriamente afetados em certas doenças do foro neurológico, como a esquizofrenia e o autismo (por exemplo).

A atividade cerebral está dependente do quão corretas são essas previsões. Quando acertadas, induzem respostas neuronais reduzidas em relação a predições incorretas, pois o cérebro capta e comunica ao corpo a existência de erros. O processo de atualização das expectativas é feito em cadeia e de forma hierárquica através de dois loops: feedback e feedforward. O feedforward refere-se à atualização das predições em fases mais elevadas (como o lobo prefrontal) consoante o erro criado em áreas mais “baixas” (i.e. onde os estímulos sensoriais em questão são processados, como o lobo temporal, por exemplo). Já o feedback, por outro lado, constitui o update das predições nas áreas mais “baixas”.

No caso de pacientes com esquizofrenia ou autismo, o sinal neuronal é reduzido num caso de incompatibilidade (ver figura). Isto verifica-se pois estes pacientes têm predições mais flexíveis: no caso da esquizofrenia, induzidas por alucinações; no autismo, por uma capacidade excessiva na computação das possibilidades futuras.

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Durante o meu doutoramento (na universidade de Jena com o Prof. Gyula Kovács), investiguei fenómenos que são vistos como consequência do efeito preditivo usando electroencefalografia e ressonancia magnética funcional. Estudei estes fenómenos com diferentes estímulos visuais, como caras (Amado et al., 2016), objetos (Amado and Kovács, 2016), letras (Amado and Kovács, 2016) e símbolos musicais. Para esta investigação foquei-me principalmente no lobo temporal, o qual se encontra dividido em pequenas subáreas, seletivas a diferentes estímulos, referidos acima.

Ao longo desses 3 anos comparei diversos tipos de predição. Contudo, até aos dias de hoje, nenhuma experiência consegue traduzir aquilo que experienciamos no nosso dia-a-dia. Com o intuito de ultrapassar certas barreiras da nossa realidade, neste momento estou a desenvolver uma experiência que nos permita estudar os processos preditivos de uma forma mais realista e fidedigna. No futuro gostaria de investigar este efeito em pacientes com problemas neurológicos.

Desde o fim de 2017, integro um projeto relacionado com a consciência e o córtex motor (na universidade de Tübingen com o Prof. Volker Franz). É impressionante que, embora as pessoas relatem não ver um estímulo (pois este é apresentado por volta de 20 ms), esse mesmo estímulo (conhecido por prime; Amado et al., 2018) afete a rapidez e precisão de resposta a um estímulo subsequente (conhecido por target; Dehaene et al., 1998; Pessiglione et al., 2006). Este fenómeno de processamento sensorial inconsciente só faz sentido se houver algum processamento parcial do estímulo. O meu grupo de investigação aplica novos métodos estatísticos e experimentais com o objetivo de estudar este fenómeno. Uma das questões fulcrais recai na dependência do processamento inconsciente em relação à complexidade da tarefa (por exemplo, discriminação entre letras e números) e dos estímulos em questão.

Recordem: Nada surpreende quando tudo é surpreendente!

Catarina Amado (PhD)

Mestrado em Engenharia Biomédica – Universidade NOVA de Lisboa

Doutoramento em Neurociência Cognitiva – Universidade de Jena, Alemanha

Pós-doutoramento – Universidade de Tübingen, Alemanha (em curso)

Bibliografia

Amado, C., Hermann, P., Kovács, P., Grotheer, M., Vidnyánszky, Z., & Kovács, G. (2016). The contribution of surprise to the prediction based modulation of fMRI responses. Neuropsychologia84, 105-112.

Amado, C., & Kovács, G. (2016). Does surprise enhancement or repetition suppression explain visual mismatch negativity?. European Journal of Neuroscience43(12), 1590-1600.

Amado, C., Stoyanova, P., & Kovács, G. (2018). Visual mismatch response and fMRI signal adaptation correlate in the occipital-temporal cortex. Behavioural Brain Research.

Dehaene, S., Naccache, L., Le Clec’H, G., Koechlin, E., Mueller, M., Dehaene-Lambertz, G., & Le Bihan, D. (1998). Imaging unconscious semantic priming. Nature395(6702), 597.

Pessiglione, M., Seymour, B., Flandin, G., Dolan, R. J., & Frith, C. D. (2006). Dopamine-dependent prediction errors underpin reward-seeking behaviour in humans. Nature442(7106), 1042.

 

Outros trabalhos em curso

Amado, C., Grotheer M, Wanke N, Kovács, G. (2018). Similar expectation effects for immediate and delayed stimulus repetitions. in revision

Amado, C., Kovács, P., Mayer, R., Ambrus, G., Trapp, S., Kovács, K. (2018) It is all about prediction: Neuroimaging evidence of cross-domain priming. submited

Amado, C., Wagner, V., Farber, S., Schweinberger, S., Kovács, G. (2018) Identity representation is affected by shape rather than texture in the occipito-temporal cortex. in prep

Menzel, C., Kovács, G., Amado, C., Hayn-Leichsenring, G., Redies, C. (2018) Visual mismatch negativity indicates automatic, task-independent detection of artistic image composition in abstract artworks. in revision

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