La construcció de l’atenció visual destacat a nivell neural.
Una cartellera gegant parpelleja al costat d’una carretera rural. Per què ens crida l’atenció més que altres elements de la decoració? A l’Institut du Cerveau, Tal Seidel Malkinson, Jacobo Sitt, Paolo Bartolomeo i els seus col·legues demostren que l’atenció exògena, és a dir, la capacitat de sentir-se atret involuntàriament per un element específic del nostre entorn (construcció de l’atenció visual), es construeix a l’escorça gradualment, des de l’esquena fins a la part frontal del cervell, dins de tres xarxes fronto-parietals. Aquestes xarxes neuronals ens permetrien explorar l’espai de manera eficient descuidant objectes que ja ens són familiars, en favor d’estímuls nous o inesperats. Els resultats dels investigadors es publiquen a la revista Nature Communications.
Construcció de l’atenció visual
En un món on estem bombardejats contínuament amb informació nova (notificacions, anuncis, correu electrònics, notícies), lluitem per disciplinar la nostra atenció perquè no estigui constantment atrapada en esdeveniments que estan fora del nostre control. Però és possible fins i tot filtrar i prioritzar voluntàriament les nostres percepcions? Per què ens distreu tan fàcilment?
“L’atenció exògena, és a dir, el procés cognitiu que permet imposar-nos un estímul visual destacat, és automàtica. Quan un company de feina passa a prop del nostre escriptori, la nostra atenció es desvia de la pantalla de l’ordinador malgrat nosaltres”, explica Tal Seidel Malkinson (Université de Lorraine), antic investigador postdoctoral de l’equip PICNIC de l’Institut du Cerveau, avui professor i investigador en neurociència. “Aquest fenomen és familiar per a tots els que els agrada mantenir-se concentrats! Tanmateix, els mecanismes cerebrals en què es basa encara són poc coneguts”.
El suport neuronal de l’atenció exògena s’estudia habitualment per ressonància magnètica funcional o electroencefalografia (EEG), tècniques limitades per una mala resolució temporal o espacial. “Per entendre com el cervell construeix l’atenció als estímuls visuals, que implica xarxes neuronals molt grans i molt ràpides, calia registrar l’activitat elèctrica de les neurones precisament a tot el còrtex”, afegeix l’investigador.
A prop de les neurones
Amb aquesta finalitat, Tal Seidel Malkinson i els seus col·legues van reclutar 28 pacients que es van beneficiar d’elèctrodes profunds com a part de l’avaluació prequirúrgica de l’epilèpsia resistent al tractament. Col·locats personalment per a cada pacient, els elèctrodes cobrien unes 1.400 àrees de contacte al cor del cervell, donant als investigadors una visió molt detallada de l’activitat neuronal durant les proves que requereixen atenció.
Els participants havien de mirar dues caixes, separades per una petita creu que els permetia centrar la seva atenció. De tant en tant, apareixia un objectiu a la casella de l’esquerra o a la casella de la dreta: llavors el subjecte havia de prémer una tecla. Finalment, els objectius van ser precedits per senyals visuals perifèrics capaços de captar l’atenció i anunciar l’àrea on apareixia l’objectiu (indicació vàlida) l l’àrea oposada (indicació no vàlida).
“Aquest protocol és útil per mesurar en quines condicions es capta l’atenció per un esdeveniment o es redirigeix cap a un altre”, explica Paolo Bartolomeo (Inserm), cap de l’equip de PICNIC. “També permet mesurar el temps de reacció dels subjectes i entendre quins estímuls visuals és probable que el cervell s’agrupi per processar-los com a esdeveniment únic o com a esdeveniments successius”.
Per interpretar les dades molt complexes dels enregistraments intracerebrals, Tal Seidel Malkinson i Jacobo Sitt (Inserm), van desenvolupar un mètode d’aprenentatge no supervisat: un algorisme agrupa els elèctrodes que tenen una activitat similar al llarg del temps per tal de revelar les àrees dinàmiques estudiades. Aquest biaix permet als investigadors observar l’activitat cerebral alhora que minimitzen la influència de les seves preconcepcions teòriques.
El gradient d’atenció en acció
Els seus resultats van permetre identificar tres xarxes corticals que s’activaven successivament de darrere a davant del cervell quan l’atenció dels participants era captada per estímuls visuals… com si l’atenció es desenvolupés gradualment a l’escorça fins a la reacció final del subjecte – aquí, prement un botó.
“Hi ha un autèntic continu d’activitat a l’escorça. A les xarxes identificades a les regions parietooccipitals, l’activitat cerebral processa primer la informació visual. Aleshores, a les regions frontals, reflecteix la resposta del comportament, explica Tal Seidel Malkinson. Hem demostrat que l’atenció emergeix a la intersecció entre aquests dos pols, com un pont. En certa manera, l’atenció vincula la percepció amb l’acció!”
“Aquesta és la primera vegada que un estudi mostra tan clarament la dinàmica de les xarxes d’atenció exògena, així com el seu lloc en l’organització de l’escorça”, afegeix Paolo Bartolomeo. “A més, aquest treball ens va permetre observar el correlat neuronal de la inhibició del retorn, un fenomen d’atenció en el qual observem un temps de reacció prolongat quan un individu està exposat a estímuls visuals en una regió de l’espai que ja ha explorat, en relació amb regió desconeguda de l’espai”.
La inhibició del retorn és una mena de filtre que ens permet passar per alt la informació visual coneguda. Per exemple, si estem intentant detectar un esquirol en un arbre, les branques que ja hem observat deixaran de ser el focus d’atenció, encara que es moguin pel vent.
“La inhibició del retorn probablement promou l’exploració eficient de l’espai”, afegeix l’investigador. “Sovint falla en determinats pacients que han patit un ictus. Augmentar el nostre coneixement dels mecanismes d’atenció podria, en definitiva, ajudar a tractar-los millor”.
Referència
Seidel Malkinson, T. et al. Intracortical recordings reveal Vision-to-Action cortical gradients driving exogenous attention. Nature communications, (2024).
DOI : 10.1038/s41467-024-46013-4.
Llegit a: