Neuronal processing of facial expressions in the primate superior colliculus
Este estudo identifica dois grupos distintos de neurônios no colículo superior de primatas que processam diferencialmente expressões faciais, com um grupo mostrando uma preferência rápida por ameaça e o outro uma preferência tardia por medo, esclarecendo, assim, etapas específicas no circuito subcortical para a saliência emocional.
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Para os primatas, um rosto é mais do que apenas uma forma; é um fluxo rápido de informações sobre perigo, intenção e conexão social. Para sobreviver e prosperar, um animal deve ser capaz de detectar uma ameaça em uma fração de segundo, muitas vezes antes de processar totalmente os detalhes do que está vendo. Cientistas há muito suspeitam que o cérebro utiliza um atalho para essa tarefa urgente, contornando os centros de processamento lentos e detalhados do córtex para depender de uma via mais rápida e antiga nas profundezas do cére-lo. Essa rota envolve uma pequena estrutura chamada colículo superior, que atua como um portal para a atenção visual, e se conecta à amígdala, uma região conhecida por lidar com emoções. Embora saibamos que a amígdala reage fortemente a rostos de medo ou raiva, o momento exato e o método pelo qual o colículo superior começa a distinguir entre um rosnado ameaçador e um sorriso de medo permaneceram um mistério.
Para resolver esse enigma, pesquisadores registraram a atividade elétrica de células nervosas individuais no colículo superior de dois macacos rhesus adultos. Os macacos permaneciam quietos enquanto imagens de rostos apareciam em uma tela, juntamente com imagens de mãos e objetos cotidianos. Os pesquisadores utilizaram um conjunto de imagens cuidadosamente equilibrado para garantir que a reação do cérebro fosse devida à expressão em si, e não apenas a diferenças de brilho ou contraste. As imagens incluíam quatro tipos de expressões: uma exibição de ameaça, um sorriso de medo, um sorriso agradável e um rosto neutro. Ao observar como os neurônios disparavam nos milissegundos após o aparecimento de uma imagem, a equipe pôde mapear exatamente quando e como o cérebro começava a classificar esses sinais emocionais.
O estudo revelou que o cérebro não trata todos os rostos emocionais da mesma forma, nem os processa todos ao mesmo tempo. Em vez disso, o colículo superior contém dois grupos distintos de neurônios que atuam como sentinelas especializadas, cada um com seu próprio tempo e foco. Um grupo de células reage muito rapidamente, em cerca de 60 milissegundos após ver uma imagem. Esses respondedores rápidos são sintonizados especificamente para detectar ameaças. Quando um macaco vê um rosto mostrando os dentes em uma exibição de ameaça, esses neurônios disparam quase imediatamente, sinalizando que algo perigoso está presente. Essa resposta rápida acontece tão depressa que provavelmente ajuda o animal a orientar seu olhar e seu corpo em direção ao perigo potencial antes mesmo de compreender totalmente o que está vendo.
Um segundo grupo de neurônios opera em um cronograma diferente. Essas células não reagem imediatamente à ameaça; em vez disso, elas esperam até cerca de 150 milissegundos após o aparecimento da imagem. Quando disparam, não estão respondendo à exibição de ameaça, mas sim à expressão de medo. Esse atraso sugere que reconhecer o medo é um passo ligeiramente mais complexo que segue o alarme inicial. Os pesquisadores descobriram que esses dois grupos de neurônios são amplamente separados; as células que gritam "ameaça" cedo não são as mesmas que mais tarde sinalizam "medo". Essa separação implica que o cérebro processa essas duas emoções críticas através de canais diferentes, mesmo nesta fase muito inicial do processamento visual.
O estudo também observou de onde esses sinais vinham no campo visual. Neurônios que monitoram a área logo além do centro da visão, conhecida como região parafoveal, mostraram os padrões mais robustos e consistentes. Essas células mantiveram sua capacidade de detectar ameaças por um período mais longo e foram a fonte primária dos sinais de medo posteriores. Isso faz sentido de uma perspectiva evolutiva: a área logo fora do nosso olhar direto é onde é mais provável que detectemos um predador ou um rival aproximando-se pela lateral. Embora as células focadas no centro da visão também tenham mostrado alguma sensibilidade a essas expressões, seus padrões eram menos consistentes e variavam mais entre os indivíduos.
Ao analisar a atividade coletiva de centenas desses neurônios, os pesquisadores confirmaram que o cérebro pode distinguir com precisão diferentes rostos emocionais com base nessa atividade precoce. Na primeira fração de segundo, a atividade do cérebro é melhor em diferenciar um rosto ameaçador de um rosto neutro ou agradável. Um momento depois, a atividade muda, tornando-se melhor em distinguir um rosto de medo dos demais. Essa mudança temporal significa que o cérebro não vê apenas um "rosto assustador" como uma categoria única; ele decompõe a experiência em uma detecção rápida de ameaça seguida por um reconhecimento de medo ligeiramente mais lento.
Essas descobertas fornecem a primeira evidência direta de que a capacidade de ler rostos emocionais começa no mesencéfalo, muito antes de a informação alcançar os centros de processamento superiores do córtex. O colículo superior não é meramente uma estação de retransmissão passiva; ele constrói ativamente uma linha do tempo de significância emocional. Ele primeiro sinaliza o perigo imediato com um surto de atividade e, em seguida, dá seguimento com um sinal mais matizado sobre o medo. Esse processo de duas etapas, lidado por diferentes grupos de células em diferentes velocidades, oferece uma nova compreensão de como os primatas, incluindo os humanos, estão programados para navegar em um mundo cheio de pistas sociais e emocionais. Os resultados sugerem que a base para nossas complexas interações sociais é construída sobre esses circuitos neurais antigos e de disparo rápido que priorizam a sobrevivência e a consciência social desde o primeiro momento em que vemos um rosto.
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