“Processamento visual” (parte I) – por Diego Fleury

Introdução

             A maior parte das impressões do mundo e das memórias  de um ser humano é baseada na visão. Os olhos e o encéfalo trabalham sobrepondo as imagens de forma construtiva.  A percepção moderna de que a visão é um processo ativo e criativo, que envolve mais do que apenas as informações fornecidas para a retina, tem suas raízes na filosofia de Kant, e foi desenvolvida em detalhes no inicio do século XX pelos psicólogos alemães Max Wertheimer, Kurt Koffka e Wolgang Kohler, que fundaram a escola Gestalt de psicologia. O termo gestalt significa configuração ou forma. A ideia central dos psicólogos é que o que se vê de um estimulo depende apenas das propriedades do estimulo, mas também do contexto , de outras característica no campo visual. Eles argumentam que o sistema visual processa as informações sensoriais de forma, cor, distancia e movimento de objetos de acordo com regras computacionais inerentes ao sistema.
             O encéfalo analisa a cena visual em três nives: inferior, intermediario e superior.

            

No nível mais baixo, são discriminados atributos como contraste local, orientação, cor e movimenta. O nível intermediário envolve analise da disposição de cenas e propriedades de superfície, analisando a superfície da imagem e o contorno global, distinguindo o primeiro plano do plano de fundo. O nível mais alto envolve o reconhecimento do objeto.

   

Retina

          O processamento visual começa na retina. Os axônios das células ganglionares da retina, os neurônios de projeção da retina, formam o nervo ópticos, que se estende e cruza a linha media no ponto chamado quiasma óptico. Após o quiasma, as fibras das hemirretinas temporais dirigem-se para o hemisfério ipsilateral; as fibras das hemirretinas nasais cruzam para o hemisfério contralateral.

            A hemirretina temporal de um olho enxerga e mesma metade do campo visual (hemicampo) que a hemirretina nasal do outro olho. A decussação parcial das fibras no quiasma assegura que toda a informação de cada hemicampo seja processada no córtex visual do hemisfério contralateral. Após o quiasma óptico, os axônios das hemirretinas, conduzindo informação de um hemicampo, juntam-se no trato óptico, que se estende até o núcleo geniculado lateral no tálamo. Este, nos primatos, consiste em seis camadas, cada uma recebendo informações de um olho ipsilateral ou contralateral. Como cada camada contém um mapa do hemicampo contralateral, seis mapas concordantes são empilhados uns sobre os outros. Os neurônios talâmicos , então, retransmitem informações da retina para o córtex visual primário.

Vias ópticas

           A via visual primaria é também chamada de via geniculoestriatal, porque passa pelo núcleo geniculado lateral no trajeto para o córtex visual primário, também conhecido como córtex estriado devido às estrias ricas em mielina que percorrem suas camadas do meio. Uma segunda via que se origina na retina dirige-se ao coliculo superior, é importante por controlar os movimentos oculares, e termina na formação pontina do tronco encefálico. A terceira via se estende desde a retina até a área pré-tectal do mesencéfalo, onde estão os neurônios que medeiam os reflexos pupilares que controlam a quantidade de luz que entra nos olhos.

            Cada núcleo geniculado lateral se projeta para o córtex primário através da via conhecida como radiação óptica. Depois do córtex estriado, estão as áreas extraestriatais, um conjunto de áreas visuais de ordem superior que também estão organizadas como mapas neurais do campo visual. A preservação do arranjo espacial das informações vindas da retina é chamada de retinotopia, e um mapa neural do campo visual é descrito como mapa retinotopico ou como tendo uma moldura retinotópica de referência.

Córtex visual

Superior. colliculus. Optic. radiation. The axons of the retinal ganglion cells pierce the sclera at the optic disc and form the optic nerve, cranial nerve II. At the ventral surface of the brain just anterior to the infindibulum the left and right optic nerves merge to form the optic chiasm. There is a partial decussation at the optic chiasm such that axons that originate in the nasal retina cross the midline and those that originate in the temporal retina remain uncrossed. Optic fibers terminate at multiple locations in the brainstem in both the diencephalon and the midbrain. Axons terminate in the hypothalamus and provide a light signal that plays a role in setting the 24 hr period of the circadian rhythms. Axons that terminate in the pretectum provide a signal that drives the pupillary light reflex (this pathway will be considered further in lab). At midbrain levels optic axons also terminate in the superior colliculus which plays an important role in the generation of precise saccadic eye movements to targets in visual space. As I said earlier the focus of these lectures is the primary visual pathway which terminates in the lateral geniculate nucleus of the thalamus (LGN). The LGN is a ‘relay’ nucleus of the dorsal thalamus which projects via the optic radiation to the primary visual cortex at the occipital pole. Visual. cortex.

           O córtex visual primário constitui o primeiro nível do processamento cortical da informação visual. Dele, as informações são transmitidas através de duas vias principais: uma via ventral para o lobo temporal (qual é o estimulo) e uma dorsal para o lobo parietal (onde). E o corpo caloso que conecta os dois hemisférios unifica a percepção dos objetos ligando as áreas corticais que representam os hemicampos opostos.
            O córtex visual primário (V1) é idêntico à área de Brodmann 17. O córtex extraestriatal, a área visual secundária, V2, corresponde à área 18. O pulvinar do tálamo serve como uma ligação de retransmissão (relé) entre as áreas corticais. Figura 25-6ª

           Na negligencia unilateral não percebemos objetos de um lado do corpo, seria a lesão na área parietal. A incapacidade de reconhecer faces (prosopagnosia) seria lesão no córtex temporal inferior (armazenamento de formas e identidade de objetos).

           O número de fotorreceptores que contribuem para o campo receptivo de uma célula ganglionar da retina varia dependendo da localização da retina. Uma célula perto da fóvea recebe informações aferentes de menos receptores, cobrindo uma área menor, ao passo que uma célula mais longe da fóvea recebe informação aferente de muito mais receptores, cobrindo uma área maior.

           Mais espaço cortical é dedicado à parte central da visão onde os campos receptivos são os menores e o sistema visual tem a maior resolução espacial.
           Os campos receptivos tem propriedade liga-desliga. Quando o centro liga a periferia desliga e vice-versa.

            Explicando agora sobre o córtex visual, ele é organizado em colunas de neurônios especializados. As células com preferência de organização semelhante são agrupadas em colunas. Um ciclo completo de colunas é chamado de hipercoluna. Bolhas e interbolhas são padrões de colunas com preferência em relação às cores, informam sobre a superfície e não suas bordas.  

             Os sistemas de colunas têm dois fundamentos de conectividade ao longo da via visual. O processamento ocorre em conexões sucessivas em áreas corticais, conexões que percorrem desde a parte posterior do encéfalo até a frente. Ao mesmo tempo, o processamento paralelo ocorre simultaneamente em conjuntos de fibras que processam submodalidades diferentes, como forma, cor  e movimento.

           A aglomeração de neurônios em grupos funcionais permite que o encéfalo possa minimizar o numero de neurônios necessários para analisar diferentes atributos.

                A principal aferência para o córtex visual primário provém de duas vias paralelas que se originam nas camadas parvocelulare  e magnocelular do núcleo geniculado lateral.

Dr Diego Fleury – médico oftalmologista, mestrando pela FCS-UFGD.

Referências bibliográficas

  1. Serotonin receptor 2c-expressing cells in the ventral CA1 control attention via innervation of the Edinger–Westphal nucleus
  2. Changes of cone photoreceptor mosaicin autosomal recessive bestrophinopathy. 2018.
  3. Deep learning based detection of cone with multimodal adaptive optics. 2018.
  4. Functional photoreceptor loss revealed with adaptive optics: An alternate cause of color blindness. J Carroll. 2004.
  5. Astudillo et al. Emotional Content Modulates Attentional Visual Orientation During Free Viewing of Natural Images. Front Hum Neurosci. 2018.
  6. Principios de neurociências, Kandel. 2014.
  7. Cem bilhões de neurônios, Lent. 2013.

Leia também:

http://cienciasecognicao.org/neuroemdebate/wp-admin/post.php?post=4620&action=edit

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2 Comments

  1. Pingback:PROCESSAMENTO VISUAL DE NÍVEL SUPERIOR (parte 3)- por Carla Geórgia Rodrigues Guimarães Souto Diego Fleury de Lemos Pereira – Neurociências em Debate

  2. Fantástico estudo relevante para pesquisadores em Neurociencia. Aplico no meu trabalho em Neuromarketing e Neurosales O visual seguido do olfato são os maiores vendedores sensoriais. Imaginem uma linda feijoada com aquele visual e irrestiveis cheirinhos. Comemos com os olhos Abs. Mário Bonamici Consultor área comercial.

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