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Inner visual experience biases object neural representational geometry during perceptual encoding

Este estudo demonstra que a experiência de imagem subjetiva, evidenciada pela presença ou ausência de afantasia, enviesa a geometria das representações neurais de objetos durante o codificação perceptual, especificamente reduzindo o alinhamento de similaridade visual no córtex occipitotemporal lateral esquerdo enquanto preserva o alinhamento de relação linguística, sugerindo que a percepção e a imaginação dependem de códigos neurais heterogêneos em vez de unitários.

Autores originais: Tian, S., Mao, X., Wang, D.-H., Wang, X., Bi, Y.

Publicado 2026-07-31

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CC BY 4.0

Autores originais: Tian, S., Mao, X., Wang, D.-H., Wang, X., Bi, Y.

Artigo original sob licença CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ⚕️ Esta é uma explicação gerada por IA de um preprint que não foi revisado por pares. Não é aconselhamento médico. Não tome decisões de saúde com base neste conteúdo. Ler aviso legal completo

Imagine o seu cérebro como uma biblioteca superavançada. Durante décadas, os cientistas souberam que esta biblioteca possui uma "Ala da Imaginação" e uma "Ala da Percepção" que se parecem surpreendentemente. Quando você vê a foto de um gato, seu cérebro acende de uma forma específica. Quando você fecha os olhos e tenta visualizar um gato, essas mesmas luzes costumam piscar novamente. Isso levou muitos a acreditar que ver e imaginar são basicamente o mesmo processo, apenas rodando em trilhas diferentes. Mas aqui está o mistério: e se os "livros" nas prateleiras dessas alas forem organizados de forma diferente para pessoas diferentes? Algumas pessoas têm filmes mentais incrivelmente vívidos quando imaginam coisas, enquanto outras, um grupo chamado "afantásicos", relatam ter uma mente completamente vazia quando tentam visualizar algo. Eles podem descrever um gato perfeitamente, mas não conseguem "ver" o animal em sua mente. A grande questão é: essa diferença na imaginação muda a forma como seus cérebros organizam a informação mesmo quando estão apenas olhando para a coisa real? Ou o cérebro deles é perfeitamente normal, e apenas a "Ala da Imaginação" está com algumas luzes faltando?

Uma equipe de pesquisadores decidiu espiar dentro da biblioteca cerebral de pessoas com e sem imaginação mental para resolver este enigma. Eles usaram uma câmera de alta tecnologia chamada fMRI para observar o cérebro enquanto os participantes olhavam para fotos de animais e objetos, e depois tentavam memorizá-los. Eles não olharam apenas para onde o cérebro estava ativo; eles olharam para como a informação estava organizada. Pense nisso como verificar se um bibliotecário organiza os livros por cor, por autor ou pelo conteúdo da história. Os pesquisadores compararam o "estilo de organização" do cérebro contra dois diferentes projetos: um baseado em como as coisas se parecem (semelhança visual) e outro baseado em como as coisas são descritas em palavras (relações linguísticas).

Aqui está o que eles descobriram, e é um pouco de reviravolta no enredo. Primeiro, eles confirmaram que ambos os grupos podiam realizar a tarefa de memória tão bem quanto o outro. Quer você consiga "ver" um gato em sua mente ou não, seu cérebro ainda consegue distinguir perfeitamente um gato de um barco. No entanto, a maneira como seus cérebros organizavam a informação era diferente. Para pessoas com imaginação vívida, a "Ala da Percepção" (especificamente uma região chamada córtex occipitotemporal lateral esquerdo) era organizada primariamente pelo modo como as coisas se pareciam. Era como uma biblioteca onde os livros são organizados pela arte de suas capas. Mas para os afantásicos, essa organização por "arte de capa" era significativamente mais fraca. Seus cérebros eram menos focados em semelhanças visuais quando estavam apenas olhando para os objetos.

Curiosamente, ambos os grupos possuíam um sistema de "organização linguística" muito forte. Seus cérebros organizavam objetos com base em como falamos sobre eles e nas palavras que usamos para descrevê-los, independentemente de conseguirem ou não imaginar o objeto ou não. Essa organização baseada na linguagem era sólida em ambos os grupos, agindo como um sistema de backup confiável. O estudo sugere que a capacidade de ter uma imagem mental vívida não é apenas um truque de festa que acontece depois que você vê algo; está, na verdade, ligada a como seu cérebro organiza o mundo visual enquanto você está olhando para ele. Se você não tem esse filme interior, seu cérebro pode depender mais do "catálogo de palavras" e menos do "catálogo de imagens" logo desde o início.

Os pesquisadores também observaram o que acontecia durante a parte da imaginação da tarefa. Eles descobriram que, para pessoas que podiam imaginar, a força dessa "organização visual" em seus cérebros correspondia ao quão vívidas eram suas imagens mentais. Quanto mais vívida a imagem, mais forte o padrão visual. Mas para os afantásicos, esse padrão visual mal existia. Isso sugere que a diferença entre ver e imaginar não é apenas sobre uma chave ligando ou desligando em uma "sala de imaginação" específica. Em vez disso, toda a organização da biblioteca é sutilmente diferente. O cérebro de alguém com afantasia parece construir o conhecimento sobre objetos usando um projeto diferente — um que se apoia fortemente na linguagem e no significado, em vez da pura geometria visual que guia os cérebros daqueles com imaginação vívida. É um lembrete de que duas pessoas podem olhar para o mesmo mundo e processá-lo de formas fundamentalmente diferentes, mesmo que ambas realizem o trabalho perfeitamente.

Resumo Técnico: A Experiência Visual Interna Enviesa a Geometria Representacional Neural de Objetos Durante o Codificação Perceptiva

Problema e Motivação
Décadas de pesquisa estabeleceram uma sobreposição neural substancial entre a percepção visual e a imaginação mental visual, particularmente no córtex occipitotemporal ventral (VOTC). A visão predominante postula que esses processos dependem de um código neural comum. No entanto, essa sobreposição é frequentemente demonstrada através de ativação compartilhada ou precisão de decodificação cruzada, o que permanece agnóstico ao conteúdo e à geometria específica das representações neurais subjacentes. Uma questão crítica permanece: será que a experiência subjetiva da imaginação molda a organização das representações de objetos mesmo durante a fase inicial de codificação perceptiva?

Para abordar isso, os autores utilizam a afantasia congênita — uma condição caracterizada pela ausência de imaginação visual consciente — como um experimento natural para dissociar a experiência de imaginação do conhecimento de objetos. Embora estudos anteriores tenham sugerido que a afantasia afeta primariamente processos específicos da imaginação (por exemplo, redução da similaridade percepção-imaginação em nós específicos), evidências emergentes sugerem que as próprias representações perceptivas podem diferir. O estudo investiga se a ausência de experiência de imaginação altera a geometria representacional de objetos durante a percepção, testando especificamente se as representações neurais em afantásicos dependem mais fortemente de estruturas semânticas derivadas da linguagem do que de estruturas de similaridade visual.

Metodologia
O estudo empregou um paradigma de memória de trabalho visual com retro-pista (retro-cue) utilizando fMRI para comparar dois grupos: indivíduos com afantasia congênita ( $N=17$ ) e visualizadores típicos ( $N=22$ ). Os participantes visualizaram pares de imagens de objetos (fase de percepção), receberam uma pista para visualizar um dos objetos (fase de imaginação) e, em seguida, realizaram uma tarefa de reconhecimento.

O pipeline analítico envolveu três etapas principais:

Localização de Representações Compartilhadas: Uma busca por luz (searchlight) de Máquina de Vetores de Suporte (SVM) em todo o cérebro foi realizada para identificar regiões que exibiram decodificação cruzada bem-sucedida entre fases (treinamento na percepção, teste na imaginação, e vice-versa) para domínios de objetos. Isso identificou Regiões de Interesse (ROIs) no VOTC bilateral, no giro temporal médio posterior (pMTG) e no giro frontal inferior (IFG) direito.
Análise de Similaridade Representacional (RSA): Dentro dessas ROIs, os autores utilizaram modelos lineares de efeitos mistos para ajustar Matrizes de Dissimilaridade Representacional (RDMs) neurais contra geometrias de referência derivadas de uma rede neural profunda multimodal (CLIP). O modelo CLIP forneceu dois espaços de referência distintos:
- RDM do codificador de imagem: Captura a geometria alinhada à similaridade visual.
- RDM do codificador de texto: Captura a geometria alinhada às relações de linguagem.
  A análise controlou a outra modalidade para isolar contribuições únicas.
Comparação de Modelos: O estudo comparou o poder explicativo dos codificadores CLIP multimodais contra seus equivalentes unimodais (DINOv2 para visão, RoBERTa para texto) através de diferentes camadas de rede para avaliar o papel do alinhamento multimodal em diferentes estados cognitivos.

Resultos Principais

Desempenho Comportamental: Ambos os grupos apresentaram precisão e tempos de reação comparáveis na tarefa de memória de trabalho, indicando que a ausência de imaginação visual não prejudica o reconhecimento básico de objetos ou o desempenho da memória de trabalho.
Geometria de Codificação Perceptiva:
- Visualizadores: Mostraram alinhamento único significativo com o codificador de imagem do CLIP (geometria de similaridade visual) no VOTC bilateral e no córtex occipitotemporal lateral esquerdo (LOTC).
- Afantásicos: Mostraram um alinhamento reduzido significativo com a geometria do codificador de imagem no LOTC esquerdo durante a percepção. No entanto, ambos os grupos exibiram um alinhamento único, comparável e robusto com o codificador de texto do CLIP (geometria de relação de linguagem) no giro fusiforme (FG) bilateral, pMTG e IFG direito.
- Interação: Foi encontrada uma interação significativa entre o grupo e o efeito do codificador de imagem, confirmando que a redução na geometria alinhada ao visual é específica do grupo afantásico.
Geometria da Fase de Imaginação: Durante a fase de imaginação, o alinhamento único com a geometria do codificador de imagem não foi significativamente diferente entre os grupos em nível de grupo. No entanto, em todos os sujeitos, a força desse alinhamento no LOTC esquerdo correlacionou-se positivamente com as pontuações de vividez da imaginação visual (escores VVIQ).
Comparação de Modelos: Durante a percepção, modelos unimodais (DINOv2, RoBERa) frequentemente explicaram a variância neural tão bem quanto ou melhor que seus equivalentes multimodais CLIP. Por outro lado, durante a fase de imaginação, os codificadores CLIP multimodais mostraram uma vantagem relativa sobre os modelos unimodais, sugerindo que o alinhamento multimodal torna-se mais crítico ao reconstruir representações sem entrada sensorial direta.

Significância e Alegações
O artigo afirma que a experiência de imaginação subjetiva não é meramente um subproduto de representações de objetos intactas, mas está fundamentalmente associada à geometria das representações neurais de objetos durante tanto a percepção quanto a imaginação.

A Percepção Não é Invariante: O estudo desafia a suposição de que as representações perceptivas servem como uma referência estável e uniforme para a imaginação. Em vez disso, a natureza "visual" da codificação perceptiva é modulada pela experiência de imaginação; indivíduos sem imaginação (afantásicos) exibem uma redução sistemática na geometria alinhada à similaridade visual mesmo antes do início da geração da imaginação.
Heterogeneidade de Códigos Compartilhados: Regiões tradicionalmente definidas como possuindo códigos "compartilhados" de percepção-imaginação (via decodificação cruzada) são, na verdade, compostas por geometrias representacionais heterogêneas. A decodificação cruzada bem-sucedida em afantásicos parece ser sustentada por uma geometria preservada de relação de linguagem, mesmo quando a geometria de similaridade visual está diminuída.
Papel do Alinhamento Multimodal: Os achados sugerem que o fluxo visual ventral codifica o conhecimento de objetos através de múltiplos princípios organizacionais. Enquanto a geometria de similaridade visual é sensível à experiência de imaginação, a geometria de relação de linguagem permanece robusta através de populações e estados cognitivos. Além disso, a dependência do alinhamento multimodal (visão-linguagem) aumenta quando as representações devem ser mantidas internamente na ausência de entrada sensorial.

Em conclusão, os autores argumentam que o "código neural compartilhado" entre percepção e imaginação não é um formato unitário, mas um composto de geometrias heterogêneas, onde a expressão da estrutura de similaridade visual está diretamente ligada à capacidade de imaginação visual subjetiva.

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