a visão é o sentido em que mais dependemos na nossa vida diária, e é complexa – apesar dos enormes progressos recentemente feitos na inteligência artificial e no processamento de imagens, a forma como os nossos cérebros processam as imagens é imensamente superior. Então, como o fazemos?os axônios das células ganglionares saem da retina para formar o nervo óptico, que viaja para dois lugares: o tálamo (especificamente, o núcleo geniculado lateral, ou LGN) e o colículo superior. A LGN é o principal relé para a informação visual da retina para chegar ao córtex., Apesar disso, a retina apenas compõe cerca de 20% de todas as entradas para a LGN, com o resto vindo do tronco cerebral e do córtex. Assim, mais do que simplesmente agir como um relé básico para a entrada visual da retina para o córtex, a LGN é na verdade a primeira parte do nosso caminho visual que pode ser modificada por estados mentais.

O colículo superior nos ajuda a controlar onde a cabeça e os olhos se movem, e assim determina para onde direcionamos o olhar. Saccades, os movimentos oculares assustadores que você está usando ao ler este texto, também são controlados pelo colículo superior., Tal como acontece com a LGN, o colículo superior recebe forte entrada do córtex, que fornece o comando dominante de onde o nosso olhar se move.

processamento Cortical de entrada visual

do tálamo, a entrada visual viaja para o córtex visual, localizado na parte traseira do nosso cérebro. O córtex visual é uma das partes mais estudadas do cérebro de mamíferos, e é aqui que os blocos elementares da nossa visão – detecção de contraste, cor e movimento – são combinados para produzir a nossa percepção visual rica e completa.,

A maioria dos pesquisadores acredita que o processamento visual no córtex ocorre através de dois “fluxos” distintos de informação. Um fluxo, às vezes chamado O Que via (púrpura na imagem abaixo), está envolvido no reconhecimento e identificação de objetos. O outro fluxo, às vezes chamado de caminho de onde (verde), diz respeito ao movimento do objeto e localização, e por isso é importante para o comportamento visualmente guiado.,

Selket/Wikimedia

construindo nosso mundo visual passo a passo

nosso córtex visual não é uniforme, e pode ser dividido em uma série de sub-regiões distintas. Estas sub-regiões estão organizadas hierarquicamente, com simples características Visuais representadas em áreas “inferiores” e características mais complexas representadas em áreas “superiores”.

na parte inferior da hierarquia está o córtex visual primário, ou V1. Esta é a parte do córtex visual que recebe a entrada do tálamo., Os neurônios em V1 são sensíveis a sinais visuais muito básicos, como a orientação de uma barra ou a direção na qual um estímulo está se movendo. Em humanos e gatos (mas não roedores), neurônios sensíveis à mesma orientação estão localizados em colunas que abrangem toda a espessura do córtex.

isto é, todos os neurônios dentro de uma coluna responderiam a uma barra horizontal (mas não vertical ou oblíqua). Numa coluna vizinha, todos os neurónios responderiam a Barras oblíquas, mas não horizontais ou verticais (ver imagem abaixo)., Assim como esta seletividade para orientação, os neurônios ao longo da maioria dos V1 respondem apenas à entrada de um de nossos dois olhos. Estes neurônios também são dispostos em colunas, embora sejam distintos das colunas de orientação. Este arranjo ordenado de propriedades visuais no córtex visual primário foi descoberto por David Hubel e Torsten Wiesel na década de 1960, pelo qual eles foram mais tarde premiados com o Prêmio Nobel.

olunas de orientação no córtex visual primário, conforme visto de cima., Todos os neurônios dentro de uma coluna respondem preferencialmente a barras de orientação específica, denotadas aqui pela cor. Crair et als/Wikimedia

subindo a hierarquia visual, os neurônios representam características visuais mais complexas. Por exemplo, em V2, a próxima área acima na hierarquia, os neurônios respondem a contornos, texturas, e a localização de algo em primeiro plano ou fundo.

para além de V1 e V2, as vias que transportam o quê e onde a informação se divide em regiões cerebrais distintas., No topo do que hierarquia é córtex temporal inferior (TI), que representa objetos completos – há até uma parte dele, chamada área de face fusiforme, que responde especificamente a rostos. As regiões de topo do fluxo de onde estão envolvidas em Tarefas como guiar os movimentos oculares (saccades) usando a memória de trabalho, e integrar a nossa visão com a nossa posição corporal (por exemplo, à medida que você alcança um objeto).

em resumo, o córtex visual mostra uma clara disposição hierárquica. Em áreas mais baixas (as mais próximas da luz recebida, como V1), os neurônios respondem a características visuais simples., À medida que a entrada visual vai subindo a hierarquia, essas características simples são combinadas para criar características mais complexas, até que no topo da hierarquia, os neurônios podem representar objetos visuais completos, como um rosto.

o processamento Visual não é tudo de uma maneira

Este processamento de baixo para cima do nosso mundo visual pode parecer o caminho lógico, mas não é toda a história. Tal abordagem “bottom-up” seria muito lenta e trabalhosa, mas mais importante, tornaria o nosso mundo visual cheio de ambiguidade e lutaríamos para sobreviver., Em vez disso, a nossa percepção depende em grande medida da nossa experiência anterior e de outros mecanismos “de cima para baixo”, como a atenção. Os professores do QBI Jason Mattingley e Stephen Williams estão ambos estudando como a atenção pode alterar o processamento visual, usando abordagens cognitivas e celulares, respectivamente.

Como um exemplo de processamento top-down, considere a imagem abaixo:

Wuhazet – Henryk Żychowski

Square A parece mais clara, mas é realmente mais escura que square B. claramente, nosso sistema visual está fazendo um trabalho terrível para ver a realidade., Mas esse não é o seu propósito. Em vez disso, nossos cérebros estão tentando fazer sentido do que eles estão vendo, em vez de buscar a verdade.

no caso da imagem acima, vemos automaticamente – com base na experiência passada-quadrados claros e escuros dispostos de uma forma de tabuleiro de xadrez, com uma porção iluminada centralmente e um molde de sombra em torno das bordas. Com toda esta informação, interpretamos A como um quadrado de luz na sombra, e B como um quadrado escuro brilhantemente iluminado. Não é a realidade, mas é a explicação mais provável dada a nossa experiência anterior e os dados em mãos., É assim que o nosso sistema visual funciona, em última análise, para nos ajudar a compreender o mundo e assim promover a nossa sobrevivência.

Aqui estão os quadrados lado a lado:

E para terminar, só porque é divertido, aqui está um vídeo com uma ótima demonstração e explicação de como poderoso de cima para baixo processamento pode ser na percepção visual.