La construcción de la atención visual resaltada a nivel neuronal

Un cartel gigante parpadea al costado de una carretera rural. ¿Por qué nos llama la atención más fácilmente que otros detalles del paisaje? En el Paris Brain Institute, Tal Seidel Malkinson, Jacobo Sitt, Paolo Bartolomeo y sus colegas muestran que la atención exógena (la capacidad de ser atraído involuntariamente a un elemento específico de nuestro entorno) se construye en la corteza gradualmente, desde atrás hacia abajo. frente del cerebro, dentro de tres redes frontoparietales. Estas redes neuronales nos permiten explorar el espacio de manera eficiente al ignorar los objetos familiares y favorecer estímulos visuales nuevos o inesperados.

Los hallazgos de los investigadores se publican en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.

En un mundo inundado por un flujo constante de nueva información (notificaciones, anuncios, correos electrónicos, noticias) a menudo nos cuesta evitar que nuestra atención sea secuestrada constantemente por eventos externos. Pero, ¿está realmente en nuestro poder filtrar y seleccionar nuestras percepciones? ¿Y por qué nos distraemos tan fácilmente?

«La atención exógena, el proceso cognitivo que permite que un estímulo visual destacado se imponga sobre nosotros, es automática. Cuando un colega pasa por nuestro escritorio, nuestra atención se desvía de la pantalla de nuestra computadora a pesar de nosotros mismos», explica Tal Seidel Malkinson (Universidad de Lorena). ), ex postdoctorado en el Paris Brain Institute y ahora profesor e investigador en neurociencia. «Este fenómeno es muy familiar para cualquiera que intente mantenerse concentrado. Sin embargo, los mecanismos cerebrales detrás de él aún no se comprenden bien».

La resonancia magnética funcional o el electroencefalograma (EEG) generalmente se utilizan para estudiar el sustrato neural para la atención exógena, pero estas técnicas están limitadas por una resolución temporal o espacial deficiente.

«Para rastrear cómo el cerebro construye la atención espacial, que involucra redes neuronales grandes y rápidas, necesitábamos registrar la actividad eléctrica de las neuronas en toda la corteza y con gran detalle», añade el investigador.

Lo más cerca posible de las neuronas

Para ello, Malkinson y sus colegas reclutaron a 28 pacientes que recibieron electrodos profundos como parte de una evaluación prequirúrgica para la epilepsia resistente a los medicamentos. Colocados individualmente para cada paciente, los electrodos cubrieron alrededor de 1.400 zonas de contacto profundas en el cerebro, brindando a los investigadores una visión detallada de la actividad neuronal durante las pruebas de atención.

Los participantes debían mirar dos cajas separadas por una pequeña cruz diseñada para centrar su atención. De vez en cuando, aparecía un objetivo en el cuadro de la izquierda o la derecha; el sujeto tenía que presionar un botón para indicar que lo había visto. Finalmente, los objetivos estaban precedidos por señales visuales periféricas capaces de captar la atención del sujeto y anunciar dónde estaba a punto de aparecer el objetivo (señal válida) o el área opuesta (señal no válida).

«Este protocolo es útil para medir en qué condiciones la atención es captada por un evento o redirigida hacia otro», describe Paolo Bartolomeo (Inserm), coautor del estudio. «También permite medir el tiempo de reacción de los sujetos y comprender qué estímulos visuales es probable que agrupe el cerebro, para procesarlos como un evento único o como eventos sucesivos».

Para interpretar los datos altamente complejos de los registros intracerebral, Tal Seidel Malkinson y Jacobo Sitt (Inserm) han desarrollado un método de aprendizaje no supervisado: un algoritmo agrupa los electrodos que tienen una actividad similar en el tiempo para revelar la dinámica global de las áreas estudiadas. Este enfoque permite a los investigadores observar la actividad cerebral al tiempo que reduce la influencia de sus ideas preconcebidas teóricas.

El gradiente de atención en acción.

Sus resultados identificaron tres redes corticales que se activaban sucesivamente desde la parte posterior hacia la parte frontal del cerebro cuando la atención de los participantes era captada por estímulos visuales, como si la atención se desarrollara gradualmente en la corteza hasta la reacción final del sujeto (en este caso, presionar). un botón.

«Existe un continuo de actividad en la corteza. En las redes identificadas en las regiones parietooccipital, la actividad cerebral primero procesa la información visual. Luego, en las regiones frontales, refleja la respuesta conductual», explica Malkinson. «Hemos demostrado que la atención surge como un puente entre estos dos polos. En cierto modo, la atención conecta la percepción con la acción».

«Esta es la primera vez que la dinámica de las redes de atención exógenas aparece tan claramente, así como su lugar en la organización de la corteza», dice Bartolomeo. «Además, este trabajo nos permitió observar el correlato neuronal de la inhibición del retorno, un fenómeno de atención en el que se observa un tiempo de reacción más largo cuando alguien está expuesto a estímulos visuales en una región del espacio que ya ha explorado, en comparación con una región del espacio. eso todavía se desconoce.»

La inhibición del retorno es un filtro que nos permite ignorar automáticamente la información visual familiar. Por ejemplo, si intentamos localizar una ardilla en un árbol, las ramas que hemos examinado dejarán de ser el foco de atención, aunque estén ondeando con el viento.

«La inhibición del retorno probablemente favorece la exploración eficiente», añade el investigador. «Con frecuencia es defectuoso en algunos pacientes que han sufrido un accidente cerebrovascular. Aumentar nuestro conocimiento sobre los mecanismos de la atención podría, a largo plazo, contribuir a tratarlos mejor».