Tartarugas revelam processamento visual avançado, aponta a Universidade de Tel Aviv

Durante décadas, cientistas partiram do pressuposto de que capacidades visuais sofisticadas eram, em grande parte, exclusivas dos mamíferos. A ideia dominante era que apenas um córtex cerebral grande e cheio de dobras conseguiria identificar e interpretar, com fiabilidade, mudanças relevantes no ambiente.

Pesquisas recentes da Universidade de Tel Aviv, porém, indicam que tartarugas possuem um sistema de processamento visual muito mais avançado do que se imaginava.

De acordo com os resultados, o cérebro das tartarugas consegue perceber eventos visuais novos mesmo quando movimentos da cabeça ou dos olhos deslocam a imagem na retina. Esse tipo de evidência reforça a hipótese de que habilidades cerebrais essenciais surgiram há centenas de milhões de anos.

Cérebros de répteis e mamíferos

Répteis e mamíferos descendem de um ancestral comum que viveu há cerca de 320 milhões de anos. Esses animais antigos, conhecidos como amniotas, estiveram entre os primeiros vertebrados a viver plenamente em terra firme.

À medida que a vida se estabeleceu no ambiente terrestre, a visão ganhou peso. Os olhos se tornaram mais eficientes, a movimentação da cabeça ficou mais livre e um volume maior de informação visual passou a alcançar o prosencéfalo - a porção anterior do cérebro associada a pensamento e memória.

Nos mamíferos, o córtex cerebral, camada externa ligada a funções cognitivas, cresceu e se tornou altamente complexo.

Nas tartarugas, uma região análoga chamada córtex dorsal permaneceu menor e mais simples. Ainda assim, o córtex dorsal atua no processamento de informações visuais. Ele é descrito como trilaminar porque as suas células se organizam em três camadas simples.

Apesar do tamanho reduzido, o córtex dorsal recebe sinais visuais a partir de uma área de retransmissão semelhante ao tálamo visual, que encaminha mensagens dos olhos para o cérebro.

Além disso, ele se conecta ao córtex medial, considerado semelhante ao hipocampo - uma região cerebral que auxilia na memória e na navegação. Essa ligação indica que a área cerebral das tartarugas envolvida com visão também se relaciona com a lembrança de lugares.

Testando o processamento visual em tartarugas

Os cientistas registraram a atividade cerebral do córtex dorsal em tartarugas acordadas, enquanto elas permaneciam sobre uma pequena plataforma voltada para uma tela.

Um triângulo branco era exibido repetidas vezes em uma mesma posição. Em alguns momentos, o mesmo triângulo surgia em outro ponto. Esse arranjo experimental é conhecido como desenho “oddball”.

Os registros neurais mostraram um pico intenso de atividade quando o estímulo aparecia em um local novo. Quando a posição se repetia, a resposta diminuía aos poucos com o passar do tempo.

Também nas primeiras tentativas de cada sessão surgia uma atividade mais elevada, um padrão que expressa de forma clara a sensibilidade do cérebro à novidade.

Os pesquisadores ainda aplicaram uma cena mais naturalista. Em vez do triângulo, apareceu a cabeça de uma tartaruga sobre a imagem de um lago. Mesmo nesse contexto mais complexo, posições inéditas provocaram atividade cerebral mais forte do que posições repetidas.

Testes de controlo com posições aleatórias ajudaram a descartar uma simples preferência por uma área específica da tela.

Detectando novidade apesar do movimento

Quando a tartaruga move a cabeça, a imagem percebida se desloca para outra região dentro do olho. Em muitas partes do cérebro, mudanças desse tipo podem alterar a intensidade com que as células neurais respondem.

Neste estudo, os cientistas mediram com cuidado o quanto as tartarugas movimentavam cabeça e olhos. Eles observaram que, quando algo aparecia em um lugar novo, o cérebro reagia de modo robusto independentemente da direção para a qual o animal estava olhando.

Os movimentos oculares das tartarugas não “compensaram” os movimentos da cabeça para manter a imagem na mesma região. Mesmo com variação do ângulo de visão, o cérebro continuou a identificar o objeto novo.

Ver algo de um ângulo diferente pela primeira vez não gerou uma resposta adicionalmente intensa.

Isso indica que o cérebro da tartaruga não está apenas respondendo ao ponto em que a imagem cai no olho. Em vez disso, ele reconhece que surgiu algo novo no ambiente.

Pequenas surpresas vencem grandes movimentos

Quando a tartaruga mexe a cabeça ou os olhos, a imagem dentro do olho se altera bastante. Seria razoável esperar uma reação cerebral forte diante dessa mudança grande. No entanto, isso não ocorreu. Quando o animal se movia sem que nada novo aparecesse, a atividade cerebral permaneceu relativamente baixa.

Por outro lado, quando um objeto pequeno e inesperado surgia na tela, a atividade cerebral aumentava muito. Mesmo sendo uma alteração discreta, o cérebro respondeu mais à surpresa do que às grandes mudanças causadas pelo próprio movimento da tartaruga.

Os cientistas compararam sinais cerebrais durante movimentos simples com sinais gerados por eventos visuais. Tanto imagens visuais comuns quanto imagens raras produziram respostas mais fortes do que o movimento isolado.

O conjunto de resultados mostra que o cérebro da tartaruga não está apenas reagindo ao movimento. Ele prioriza mudanças relevantes no mundo externo.

Repensando a evolução do córtex

Por muitos anos, prevaleceu a ideia de que o cérebro constrói o entendimento visual em etapas. Em mamíferos, áreas visuais iniciais respondem a pontos exatos do campo de visão.

Conforme a informação avança para regiões mais profundas, as respostas se tornam mais flexíveis e menos dependentes de uma posição específica.

Nas tartarugas, o panorama parece diferente. O córtex dorsal recebe informação visual de forma direta, mas já consegue identificar a novidade mesmo quando ela aparece em outra posição. Não existe uma longa sequência de muitas áreas visuais como a observada em mamíferos.

Isso coloca em xeque a visão tradicional de que a flexibilidade visual só se desenvolve em regiões cerebrais “mais altas”. Em vez disso, sugere que a capacidade de reconhecer mudanças importantes, independentemente de onde elas ocorram, pode ter surgido muito cedo na história dos animais.

Possíveis ligações com memória e navegação

Como já mencionado, o córtex dorsal mantém uma ligação estreita com o córtex medial, considerado análogo ao hipocampo em mamíferos.

O hipocampo ajuda os animais a lembrar lugares e a construir mapas mentais do entorno.

Se a tartaruga consegue reconhecer marcos mesmo ao olhar de ângulos diferentes, ela pode manter um mapa estável do ambiente enquanto se desloca. Isso torna a navegação mais fácil e mais confiável.

A resposta cerebral intensa diante do novo se assemelha a um sinal observado em cérebros de mamíferos quando ocorre algo inesperado. Esse tipo de sinal costuma aparecer quando o cérebro percebe que a realidade não corresponde ao que ele previa.

Em termos simples, o cérebro pode estar comparando o que espera ver com o que realmente vê. Quando há discrepância, a resposta aumenta. Esse mecanismo contribui para construir e atualizar uma representação interna do mundo.

Uma janela para tempos profundos

O cérebro pequeno da tartaruga oferece uma janela poderosa para a função cortical primitiva. Mesmo sem um córtex grande e dobrado, o córtex dorsal detecta eventos novos de forma independente da posição na retina. Essa capacidade pode representar um elemento fundamental da evolução cortical.

Os resultados indicam que o cálculo básico para detectar mudanças importantes no ambiente já existia muito antes do surgimento dos mamíferos.

O cérebro da tartaruga reforça que o processamento visual complexo não apareceu de repente em cérebros modernos e grandes. Em vez disso, as bases da perceção avançada remontam a ancestrais antigos que foram dos primeiros a viver em terra firme.