Colunas Talamocorticais: Como Previsões do Cérebro Criam Nosso Mundo Externo
- Micael Faccio
- 7 de mai.
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As colunas corticais são unidades funcionais fundamentais do córtex cerebral, organizadas como grupos verticais de neurônios que integram informações sensoriais, cognitivas e motoras para construir a experiência consciente da realidade.
Em interação com o tálamo, elas desempenham um papel central na criação do mundo percebido pelo cérebro, funcionando como módulos que processam dados sensoriais e geram modelos preditivos.
As colunas corticais são grupos de neurônios organizados em camadas (geralmente seis) no córtex cerebral, que processam informações específicas, como estímulos visuais, auditivos ou táteis. Vernon Mountcastle (1957, 1978) introduziu o conceito, demonstrando que elas são unidades básicas do córtex, com cada coluna processando um tipo particular de informação sensorial, como a orientação de um toque no córtex somatosensorial.
David Hubel e Torsten Wiesel (1962, 1977) reforçaram essa ideia no córtex visual, mostrando que colunas processam características específicas, como orientação de linhas ou movimento, e trabalham em conjunto para formar representações complexas.
As colunas corticais estão conectadas ao tálamo, que atua como relé para informações sensoriais. Essa interação talamocortical, descrita por Edward G. Jones (1985, 2001), forma circuitos recíprocos que integram sinais sensoriais e geram percepções conscientes.
As colunas corticais são centrais no modelo de processamento preditivo, proposto por Karl Friston (2005, 2010) com o princípio da energia livre. Nesse modelo, o cérebro usa colunas corticais para prever o ambiente com base em modelos internos, ajustando essas previsões com dados sensoriais recebidos via tálamo para criar uma representação coesa do mundo.
As colunas corticais, em conjunto com o tálamo, constroem o mundo percebido por meio do processamento preditivo, integrando informações sensoriais, memórias e expectativas. Esse processo ocorre da seguinte forma:
1. Integração talamocortical: O tálamo envia sinais sensoriais à camada IV das colunas corticais, enquanto as camadas superiores (I-III) integram informações de outras regiões corticais, e as camadas inferiores (V-VI) enviam retroalimentação ao tálamo. Rodolfo Llinás (2001) sugeriu que o sistema talamocortical gera estados conscientes, como vigília e sonhos, ao integrar sinais sensoriais com oscilações neurais internas, criando representações internas do mundo.
2. Processamento preditivo: As colunas corticais geram previsões com base em modelos internos e as comparam com sinais sensoriais. Rajesh Rao e Dana Ballard (1999) propuseram que as colunas corticais utilizam retroalimentação descendente para prever estímulos e reduzir erros, como preencher lacunas em objetos parcialmente obscurecidos, resultando em uma percepção estável.
3. Construção da realidade: A interação talamocortical cria uma simulação interna do mundo, percebida como realidade. Francis Crick e Christof Koch (2003) argumentaram que o sistema talamocortical é essencial para a consciência, com colunas corticais integrando informações para formar uma experiência unificada. Mircea Steriade (1997) mostrou que a sincronização de oscilações neurais entre tálamo e córtex facilita essa integração.
4. Plasticidade: As colunas corticais são plásticas, ajustando conexões com base em experiências. Donald Hebb (1949) propôs que “neurônios que disparam juntos, se conectam”, explicando como as colunas adaptam modelos de realidade ao longo do tempo.
A memória é fundamental para a construção de mundos pelas colunas corticais, pois fornece os modelos internos usados no processamento preditivo. Larry Squire e Eric Kandel (1999, 2000) estudaram como memórias são formadas e armazenadas, destacando o papel do hipocampo e do córtex na consolidação de memórias declarativas e implícitas. As colunas corticais, particularmente no córtex pré-frontal e parietal, integram memórias armazenadas com dados sensoriais para gerar previsões.
Por exemplo:
- Memória explícita: Memórias de eventos (episódicas) ou fatos (semânticas) são codificadas no hipocampo e transferidas para o córtex, onde colunas corticais as utilizam para contextualizar estímulos. Endel Tulving (1985) descreveu como memórias episódicas permitem “viagens mentais no tempo”, influenciando a construção de mundos.
- Memória implícita: Padrões aprendidos, como hábitos ou respostas sensoriais, são armazenados em circuitos corticais e subcorticais, influenciando previsões automáticas. Daniel Schacter (1996) mostrou que memórias implícitas moldam percepções inconscientemente, afetando como colunas corticais interpretam estímulos.
As colunas corticais acessam essas memórias via conexões com o hipocampo e outras regiões, ajustando modelos preditivos para criar uma realidade coerente. Por exemplo, ao reconhecer um rosto familiar, colunas no córtex temporal integram memórias visuais com dados sensoriais, construindo uma percepção contextualizada.
Impacto do trauma
O trauma pode alterar a função das colunas corticais e dos circuitos talamocorticais, afetando a construção da realidade. Bessel van der Kolk (2014) demonstrou que experiências traumáticas reorganizam caminhos neurais, especialmente no córtex pré-frontal, amígdala e hipocampo, que interagem com colunas corticais.
O trauma pode:
- Hiperativar a amígdala: Isso amplifica respostas emocionais, levando colunas corticais a priorizar sinais de ameaça, distorcendo a percepção do mundo para um estado de alerta constante.
- Reduzir a regulação pré-frontal: O córtex pré-frontal, que modula previsões, pode ser menos ativo, dificultando a distinção entre memórias traumáticas e estímulos atuais. Joseph LeDoux (2000) mostrou que memórias traumáticas são codificadas com forte carga emocional, influenciando colunas corticais a reinterpretar estímulos neutros como ameaçadores.
- Alterar a integração sensorial: Traumas podem desregular circuitos talamocorticais, afetando a sincronização descrita por Steriade (1997). Isso pode levar a flashbacks ou dissociação, onde colunas corticais geram representações desconexas da realidade.
Essas alterações criam um “mundo” interno dominado por ansiedade ou fragmentação, onde a percepção da realidade é distorcida por memórias traumáticas.
Os caminhos neurais que sustentam a interação entre colunas corticais, memória e trauma incluem:
- Circuito talamocortical: Conecta o tálamo às colunas corticais, integrando sinais sensoriais e previsões. Jones (1985) descreveu como esses circuitos sustentam a consciência.
- Circuito corticotalâmico: Permite retroalimentação das colunas corticais ao tálamo, ajustando modelos preditivos. Llinás (2001) destacou seu papel na geração de estados conscientes.
- Caminhos córtico-hipocampais: Conectam colunas corticais (especialmente no córtex pré-frontal e temporal) ao hipocampo, permitindo a integração de memórias. Squire e Kandel (2000) estudaram como essas conexões consolidam memórias.
- Caminhos córtico-amigdalinos: Ligam colunas corticais à amígdala, modulando respostas emocionais. LeDoux (2000) mostrou que esses caminhos são hiperativados em traumas, influenciando previsões.
- Redes de modo padrão (DMN): Marcus Raichle (2001) identificou a DMN, que inclui colunas no córtex pré-frontal e parietal, ativa durante a introspecção e memória. Traumas podem desregular a DMN, alterando a construção de mundos internos.
A interação entre colunas corticais, memória e caminhos neurais, modulada pelo tálamo, cria a realidade percebida, mas o trauma pode distorcer esse processo, levando a mundos internos fragmentados. Stanislas Dehaene (2014) destacou que colunas corticais integram informações sensoriais e cognitivas para gerar uma consciência global, mas memórias traumáticas podem desequilibrar essa integração, afetando a percepção.
As colunas corticais, em interação com o tálamo, integram informações sensoriais e memórias para construir a realidade, utilizando processamento preditivo. Memórias fornecem modelos internos que moldam previsões, enquanto traumas podem desregular circuitos talamocorticais e córtico-amigdalinos, distorcendo a percepção do mundo. Caminhos neurais sustentam essa integração, com a plasticidade permitindo adaptações.
Assim, colunas corticais são centrais na construção da experiência subjetiva de mundo, influenciada por memórias e vulnerável a traumas.
