Neuroscientistas repensam como o cérebro reconhece rostos

Solvin Zanki/naturepl.com

Os neuroscientistas podem reconhecer rostos graças a um conjunto de neurónios que identificam características faciais particulares.

As pessoas podem escolher um rosto familiar de uma multidão sem pensar muito sobre ele. Mas como o cérebro realmente faz isso tem escapado aos pesquisadores por anos. Agora, um estudo mostra que macacos rhesus macacos dependem da coordenação de um grupo de centenas de neurônios que prestam atenção a certos conjuntos de características físicas para reconhecer um rosto.

Os resultados, publicados em 1 de junho na Cell1, esclarecem uma questão que tem sido objeto de múltiplas teorias, mas sem explicações satisfatórias.

“A verdadeira visão dos desenhos animados tem sido que células individuais são dedicadas a responder a pessoas individuais”, diz David Leopold, um neurocientista do Instituto Nacional de Saúde Mental dos EUA em Bethesda, Maryland. Mas outras teorias sugerem que grupos de neurônios trabalharam em conjunto para reconhecer um rosto.

Os últimos resultados mostram que cada neurônio associado ao reconhecimento facial, chamado de célula facial, presta atenção a combinações específicas classificadas de características faciais. “Nós deciframos o código”, diz a co-autora do estudo Doris Tsao, uma neurocientista de sistemas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena.

Um salto adiante

Para começar, Tsao e Le Chang, um neurocientista também da Caltech, estudaram os cérebros de dois macacos rhesus macacos (Macaca mulatta) para determinar a localização das células faciais dos animais. Eles mostraram aos macacos imagens de rostos humanos ou outros objetos, incluindo corpos, frutas e padrões aleatórios. Eles então usaram imagens de ressonância magnética funcional para ver quais regiões do cérebro se iluminavam quando os animais viam um rosto.

A equipe se concentrou naqueles hotspots para ver o que as células do rosto estavam fazendo. Tsao e Chang usaram um conjunto de 2.000 rostos humanos com características variáveis, como a distância entre os olhos ou a forma da linha do pêlo, para os macacos verem. Os neurocientistas então implantaram eletrodos no cérebro dos macacos para comparar as respostas dos neurônios individuais com as diferenças faciais.

Tsao e Chang registraram respostas de um total de 205 neurônios entre os dois macacos. Cada neurônio respondeu a uma combinação específica de alguns dos parâmetros faciais.

“Eles desenvolveram um modelo que vai desde uma imagem na tela de um computador até as respostas dos neurônios, de uma forma que eles não conseguem ver no córtex visual”, diz Greg Horwitz, um neurofisiologista visual da Universidade de Washington, em Seattle. “Isto dá um enorme passo à frente”, diz ele, porque o modelo mapeia como cada célula responde a todas as combinações possíveis de características faciais, ao invés de apenas uma.

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Tsao e Chang se perguntaram se, dentro da combinação específica de características que uma célula facial reconheceu, cada neurônio estava melhor sintonizado com características particulares do que com outras. Eles testaram esta idéia tentando recriar as faces dos macacos, com base na resposta de cada neurônio ao seu elenco de características. Com base na força desses sinais, os neurocientistas puderam recriar as faces reais quase perfeitamente.

Quando os macacos viram faces que variavam de acordo com características que um neurônio não importava, a resposta da célula facial individual permaneceu inalterada.

Em outras palavras, “o neurônio não é um detector de faces, é um analisador de faces”, diz Leopold. O cérebro “é capaz de perceber que existem dimensões chave que permitem dizer que esta é a Pessoa A e esta é a Pessoa B.”

Cérebro humano provavelmente usa este código para reconhecer ou imaginar rostos específicos, diz Tsao. Mas os cientistas ainda estão inseguros sobre como tudo está ligado entre si.

Uma mensagem é clara para os neurocientistas. “Se a inclinação deles é pensar: ‘Sabemos como os rostos são reconhecidos porque há um pequeno número de células faciais que cantam alto quando o rosto certo é visto’, eu acho que essa noção deve gradualmente desaparecer, porque não está certa”, diz Leopold. “Este estudo apresenta uma alternativa mais realista à forma como o cérebro realmente vai e analisa os indivíduos”

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