Breves bases anatômicas da atenção

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

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

(Posner y 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 a inibir esse processamento. A atenção pode ser diferenciada anatomicamente dos sistemas de processamento da informação.
2. A atenção sustenta-se em redes anatômicas, não pertence a uma zona específica do cérebro nem é um produto global do mesmo.
3. As áreas cerebrais implicadas na atenção não têm a mesma função, mas funções diferentes são sustentadas por áreas diferentes. Não se trata de uma função unitária.

Isto é muito importante, pois permite diferenciar o sistema de processamento atencional do sistema de processamento perceptivo, ou 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 a informação à qual serão dedicados os recursos (MONITORIZAÇÃO E CONTROLE). Seleciona os mecanismos e a informação que serão manipulados. O sistema atencional apresenta uma capacidade limitada, por isso precisa selecionar o tipo de informação relevante.

Sistemas atencionais

Posner distingue três sistemas atencionais:

• Sistema reticular ascendente: Responsável por 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: Esta rede está relacionada com a orientação visuo-espacial da atenção, por isso também tem sido chamada 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 da memória. A orientação pode ser exógena ou responder a elementos internos.
• Sistema atencional anterior: Executa 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 a informação relevante (atenção seletiva) e inibir a informação irrelevante (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 (monitorização),
6. distribuir otimamente os recursos entre as diferentes representações e operações que estão ativadas (atenção distribuída).

Melhorando o modelo de Posner

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

Não negam a proposta inicial de Posner, pois existem uma série de redes atencionais com fins distintos; embora seus resultados apoiem uma redefinição do sistema de controle atencional. Para isso, Dosenbach et al. (2008) realiza um estudo dos fenômenos top-down por meio de uma combinação de diferentes técnicas, em um quadro teórico que se baseia na teoria de sistemas complexos.

Essa teoria propõe que existem uma série de nós no sistema nervoso central que se encontram interconectados de maneira eficiente, de tal forma que produzem arquiteturas neuronais de “pequeno mundo”, nas quais os nós do sistema não são nem aleatórios nem regulares.

Em primeiro lugar, propõem um desenho misto relacionado com blocos e eventos, que fornece uma medida muito mais refinada dos diversos processos de monitorização: iniciação do controle atencional, manutenção do set cognitivo e detecção de erros. Dessa forma, a análise das ativações na ressonância é muito mais fina, pois desvincula 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 realizada pelo próprio Dosenbach, mas também por outros autores (Raichle et al., 2001; Corbetta et al., 2008), que realizaram uma análise dessas duas redes. Como dissemos em outra entrada, parece que em alguns casos 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 permite estabelecer 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 os 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 mediante uma técnica denominada pelas siglas PPI (psychophisiological interaction analysis). Essa técnica examina a relação específica dependente do contexto entre os 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.

Los experimentos de Dosenbach analizan las áreas que soportan tres tipos de funciones:

• Cambio o mantenimiento de set –atención a la señal-, que implica a la ínsula anterior, la CCA dorsal, y la corteza prefrontal anterior;
• ajuste y feedback, que implican a la corteza prefrontal dorsolateral y al lóbulo parietal inferior,
• inicio del control cognitivo, que implica al surco intraparietal y a la corteza frontal dorsal.

Além dos métodos de análise da relação, também busca-se 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 unem através de uma estrutura que, nos últimos anos, começa a ganhar peso na investigação como um processador cognitivo complexo: o cerebelo.

A rede fronto-parietal está 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 segundo o feedback que recebe da execução – ensaios corretos vs. errados-.

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

O cerebelo

Qual é a função do cerebelo e por que apresenta uma atividade significativa? Alguns autores (Allen, Buxton, Wong, y Courchesne; 1997) propuseram que o cerebelo é um centro fundamental para prever e preparar-se para uma iminente aquisição de informação, análise ou ação. Nessa dupla rede de controle, o cerebelo funciona como “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-se 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 informação relevante para a tarefa, mas cujo controle top-down é diferente.

Por um lado, a rede fronto-parietal processaria informação relevante para o controle adaptativo, mantendo ativamente na mente informação relevante na tarefa de um número limitado de ensaios, com o fim de implementar um controle rápido de ajustes de parâmetros [de prioridade] quando se detecta um erro. Enquanto que a rede cíngulo-opercular, que implica a manutenção do set cognitivo, implica uma atividade sustentada ao longo de distintos ensaios, que detecta o erro num primeiro momento, mas que não produz uma mudança de parâmetros na execução da tarefa.

Esta descoberta é consistente com a proposta de Corbetta e Shulman (2002) e de Corbetta e cols. (2008), que estabelecem uma dupla rede de execução atencional: uma ventral, encarregada de detectar a saliência de estímulos ambientais, e uma dorsal, que é a que se encontra ativada em tarefas de atenção focalizada com uma duração prolongada, e que também atua guiada pela rede ventral.

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

Conclusão

Em definitivo, 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 supõem 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– parecem ser um nó de processamento que ganha peso frente a estruturas pré-frontais como estrutura necessária para realizar tarefas cognitivas de alto nível; especialmente quando é necessário manter um set cognitivo, e para detectar que dicho set está falhando na execução de uma tarefa.

De fato, os neurônios de von Economo desenvolveram-se mais tarde do que outros que formam estruturas neuronais que implicam funções adaptativas. Ou seja, graças a esses neurônios, nosso comportamento dirigido a uma meta é mais prolongado, em comparação com outros animais, o que, ontogeneticamente, pode também observar-se 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 e Bourke P. (1999): “Attention”.
• Raichle ME (2001).  A default mode of brain function

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