Breves bases anatômicas da atenção

Este artigo apresenta breves bases anatômicas da atenção e uma exposição dos principais nós que intervêm no processo atencional e como eles o fazem.

“A atenção é a seleção de informações para o processamento e a ação conscientes, assim como a manutenção do estado de alerta necessário para o processamento atento”.

(Posner e Bourke, 1999)

Conceitos fundamentais da atenção

Posner (1995) aponta três conceitos fundamentais da atenção:

1. A atenção não processa informação; limita-se a tornar possível ou inibir esse processamento. A atenção pode ser diferenciada anatômicamente dos sistemas de processamento de informação.
2. A atenção se sustenta em redes anatômicas, não pertence a uma região específica do cérebro nem é um produto global dele.
3. As áreas cerebrais envolvidas na atenção não têm a mesma função, mas funções diferentes são sustentadas por áreas distintas. Não se trata de uma função unitária.

Isso é muito importante, pois permite diferenciar o sistema de processamento atencional do sistema de processamento perceptivo, entre outros, o que é muito relevante do ponto de vista avaliativo.

A atenção, portanto, apresenta duas funções principais: manter o estado de alerta (VIGILÂNCIA) e selecionar as informações às quais serão dedicados recursos (MONITORIZAÇÃO E CONTROLE). Seleciona os mecanismos e as informações que serão manipulados. O sistema atencional apresenta capacidade limitada, daí a necessidade de selecionar o tipo de informação relevante.

Sistemas atencionais

Posner distingue três sistemas atencionais:

• Sistema reticular ascendente: Responsável pelas tarefas de tonicidade, regulação dos estados de vigília e do estado autonômico para o funcionamento. Seus núcleos principais encontram-se no tronco encefálico, embora suas redes se estendam pelas vias ascendentes ao longo de todo o cérebro. Seu neurotransmissor principal é a norepinefrina (NE). As principais entradas de NE do locus coeruleus são a área parietal, o núcleo pulvinar do tálamo e os colículos, ou seja, as áreas que formam a rede atencional posterior.
• Sistema atencional posterior: Essa rede está relacionada com a orientação viso-espacial da atenção, por isso também é chamada de rede de orientação. O termo orientação refere-se ao alinhamento manifesto (dos órgãos sensoriais) ou encoberto (da atenção) com uma fonte de informação sensorial ou com um conteúdo de memória. A orientação pode ser exógena ou responder a elementos internos.
• Sistema atencional anterior: Realiza funções de seleção e discriminação de estímulos e detecção de erro.

A atividade dos sistemas não é independente em si, mas depende das demandas atencionais da tarefa.

Sistema atencional na teoria de Posner

Para Benedet (2002), o sistema atencional na teoria de Posner implica:

1. Manter o estado de alerta necessário em cada momento,
2. detectar mudanças de estímulos pouco frequentes (vigilância),
3. selecionar as informações relevantes (atenção seletiva) e inibir as informações irrelevantes (resistência à distração),
4. manter essa função seletiva durante a execução de uma atividade ou tarefa de certa duração (atenção sustentada),
5. avaliar o estado do sistema em cada momento (monitoramento),
6. distribuir otimamente os recursos entre as diferentes representações e operações que estão ativadas (atenção distribuída).

Aprimorando o modelo de Posner

Alguns autores, embora concordem parcialmente com Posner, implementam seu modelo atencional. Dosenbach, Fair, Cohen, Schlaggar & Petersen (2008) afirmam que, no estudo da atenção e especialmente da rede de controle atencional, existem diversos métodos de análise para extrair conclusões sobre a conectividade das redes atencionais. Esses métodos limitam o alcance das conclusões se forem usados separadamente ou em conjunto.

Eles não negam a proposta inicial de Posner, já que existe uma série de redes atencionais com finalidades distintas; embora seus resultados apoiem uma redefinição do sistema de controle atencional. Para isso, Dosenbach et al. (2008) realizam um estudo dos fenômenos top-down por meio de uma combinação de diferentes técnicas, em um arcabouço teórico baseado na teoria de sistemas complexos.

Essa teoria propõe que existe uma série de nodos no sistema nervoso central interconectados de maneira eficiente, de forma que produzem arquiteturas neurais de “pequeno mundo”, em que os nodos do sistema não são nem aleatórios nem regulares.

Em primeiro lugar, propõem um desenho misto relacionado a blocos e eventos, que fornece uma medida muito mais refinada dos diversos processos de monitoramento: início do controle atencional, manutenção do set cognitivo e detecção de erros. Dessa forma, a análise das ativações em ressonância é muito mais precisa, pois dissocia as ativações em diferentes situações experimentais.

Redes de ativação cognitiva

Os resultados sugerem duas redes de ativação cognitiva: uma rede em estado de repouso e uma rede de ativação cognitiva. Essa proposta foi feita pelo próprio Dosenbach, mas também por outros autores (Raichle et al., 2001; Corbetta et al., 2008), que analisaram essas duas redes. Como dissemos em outra publicação, parece que, em alguns casos, elas apresentam uma relação inversa de ativação: quanto maior a atividade da rede executiva, menor a atividade da rede em repouso.

Dosenbach et al. (2008) utilizam outros métodos que permitem, a partir do modelo de sistemas complexos, analisar a dinâmica das redes de controle atencional. Em primeiro lugar, a teoria dos grafos, um ramo da matemática que possibilita análises entre redes ou nós de redes diferentes. No caso da neurociência e da neuropsicologia, essa teoria dos grafos se aplica em dois tipos de dados: as ROIs (regions of interest, em inglês), que funcionariam como nós, e as correlações no padrão de ativação das diferentes ROIs.

Por outro lado, analisam a direcionalidade das correlações no padrão de ativação das ROIs na ressonância magnética por meio de uma técnica denominada PPI (psychophysiological interaction analysis). Essa técnica examina a relação específica dependente de contexto entre dois nós numa base de aquisição entre diferentes ensaios. Juntos, esses dados fornecem uma distribuição e definição mais específicas da(s) rede(s) de controle.

Os experimentos de Dosenbach analisam as áreas que sustentam três tipos de funções:

• Mudança ou manutenção de set – atenção ao sinal –, que envolve a ínsula anterior, a CCA dorsal e o córtex pré-frontal anterior;
• Ajuste e feedback, que envolvem o córtex pré-frontal dorsolateral e o lobo parietal inferior,
• Início do controle cognitivo, que envolve o sulco intraparietal e o córtex frontal dorsal.

Além dos métodos de análise de relacionamento, busca-se também estabelecer a independência dos sistemas, para o que se procede a uma análise de componentes independentes.

Redes fronto-parietal e cíngulo-opercular

Os resultados de Dosenbach et al. (2008) mostram uma distribuição um pouco diferente e mais complexa que a de Posner. Existem duas redes de controle atencional, uma fronto-parietal e outra cíngulo-opercular. Ambas se conectam por meio de uma estrutura que, nos últimos anos, passou a ganhar destaque na pesquisa como um processador cognitivo complexo: o cerebelo.

A rede fronto-parietal é formada pelo córtex pré-frontal dorsolateral, o lobo parietal inferior, o córtex frontal dorsal, o sulco intraparietal, o precuneus e o córtex cingulado medial. Sua função principal é iniciar e ajustar o controle cognitivo, respondendo de maneira diferencial conforme o feedback recebido da execução – ensaios corretos vs. errôneos –.

Por outro lado, a rede cíngulo-opercular é formada pelo córtex pré-frontal anterior, pela ínsula anterior, pela CCA dorsal e pelo tálamo. Sua função principal é manter estável o set cognitivo durante a realização das tarefas.

O cerebelo

Qual é a função do cerebelo e por que ele apresenta atividade significativa? Alguns autores (Allen, Buxton, Wong e Courchesne; 1997) propuseram que o cerebelo é um centro fundamental para prever e se preparar para uma iminente aquisição de informação, análise ou ação. Nessa dupla rede de controle, o cerebelo funciona como uma “estação de passagem” entre o tálamo (cíngulo-opercular) e o precuneus, o córtex parietal inferior e o córtex pré-frontal dorsolateral (fronto-parietal), atuando como um mecanismo de análise de erro e conectando com áreas que detectam e adotam estratégias diante do erro.

A principal virtude do modelo proposto pelo grupo de Dosenbach é que esse processamento é realizado em paralelo, com duas redes neurais que processam informações relevantes para a tarefa, mas cujo controle top-down é diferente.

Por um lado, a rede fronto-parietal processaria informações relevantes para o controle adaptativo, mantendo ativamente na mente informações relevantes na tarefa de um número limitado de ensaios, com o objetivo de implementar um controle rápido de ajustes de parâmetros [de prioridade] quando um erro é detectado. Enquanto isso, a rede cíngulo-opercular, que envolve a manutenção do set cognitivo, apresenta uma atividade sustentada ao longo de diferentes ensaios, detecta o erro inicialmente, mas não produz uma mudança de parâmetros na execução da tarefa.

Essa descoberta é consistente com a proposta de Corbetta e Shulman (2002) e de Corbetta et al. (2008), que estabelecem uma dupla rede de execução atencional: uma ventral, responsável por detectar a saliência de estímulos ambientais, e uma dorsal, que é ativada em tarefas de atenção focalizada de longa duração e que também atua guiada pela rede ventral.

No entanto, ambas redes não se relacionam diretamente, mas se inter-relacionam através do córtex pré-frontal. No caso de Dosenbach e seu grupo, poderíamos extrapolar a rede de controle fronto-parietal parcialmente para estruturas da rede de atenção dorsal, enquanto poderíamos fazer uma analogia entre a detecção de saliência ambiental (ventral) e a detecção de um erro durante a execução de uma tarefa.

Conclusão

Em suma, o modelo de Posner que inclui a CCA como parte de um sistema de controle atencional não era totalmente completo, e os modelos de Dosenbach e Corbetta o implementam, propondo sistemas mais complexos, que pressupõem uma maior inter-relação entre redes em grande escala em uma arquitetura de “pequeno mundo”, e um controle atencional que não depende quase exclusivamente de estruturas pré-frontais.

Nesse sentido, a CCA – e, especialmente, a CCA dorsal – parece ser um nó de processamento que ganha importância em relação às estruturas pré-frontais como estrutura necessária para realizar tarefas cognitivas de alto nível; especialmente quando é necessário manter um set cognitivo e detectar que esse set está falhando na execução de uma tarefa.

De fato, os neurônios de von Economo se desenvolveram mais tarde do que outros que formam estruturas neurais que implicam funções adaptativas. Ou seja, graças a esses neurônios, nosso comportamento direcionado a uma meta é mais prolongado em comparação com outros animais, o que, do ponto de vista ontogenético, também pode ser observado em relação ao desenvolvimento evolutivo dos humanos.

Bibliografia

• Allen G¹, Buxton RB, Wong EC, Courchesne E (1997). Attentional activation of the cerebellum independent of motor involvement.
• Corbetta M¹, Shulman GL (2002). Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain
• Dosenbach, N. U. F., Fair, D., Cohen, A. L., Schlaggar, B. L., & Petersen, S. E. (2008). A dual-networks architecture of top-down control. Trends in Cognitive Sciences, 12(3), 99-105. https://doi.org/10.1016/j.tics.2008.01.001
• Posner, M. I. (1995). Attention in cognitive neuroscience: An overview. In M. S. Gazzaniga (Ed.)
• Posner, M.I y Bourke. P. (1999): “Attention”.
• Raichle ME (2001). A default mode of brain function

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