Entendendo a função do cérebro humano em ambientes do mundo actual

Citação: Zhou F, Becker B (2025) Entendendo a função do cérebro humano em ambientes do mundo actual. PLOS BIOL 23 (6): E3003210. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003210

Publicado: 16 de junho de 2025

Direitos autorais: © 2025 Zhou, Becker. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos do Licença de atribuição do Inventive Commonsque permite o uso, a distribuição e a reprodução irrestritos em qualquer meio, desde que o autor e a fonte originais sejam creditados.

Financiamento: Este trabalho foi apoiado pela Nationwide Pure Science Basis da China (Grant No. 32300862) à FZ, uma concessão de start-up da Universidade de Hong Kong para BB e a ciência pure da fundação do Chongqing (CSTB2023NSCQ-MSX0889) a FZ não tiveram papel no estudo, design, coleta e análise de dados, para a decisão, para publicar, ou se prepararem, ou a seleção dos financiadores.

Interesses concorrentes: Os autores declararam que não existem interesses concorrentes.

Abreviação:
fMRI, ressonância magnética funcional

Estudos funcionais de ressonância magnética (fMRI), explorando a arquitetura cerebral e os padrões de atividade durante processos mentais específicos, têm sido essenciais para a neurociência humana. Tradicionalmente, os estudos de ressonância magnética baseados em tarefas empregam paradigmas estritamente controlados com estímulos estáticos de escassamente apresentados e simplificados, como imagens indutoras de medo ou rostos em escala de cinza. Esses projetos têm sido cruciais para validar que os padrões de atividade neural podem ser atribuídos de maneira confiável a processos cognitivos específicos, como reconhecer emoções faciais enquanto controlam variáveis ​​confusas. No entanto, uma suposição essencial é que os resultados podem ser generalizados para processos mentais em cenários do mundo actual, permitindo que conclusões sejam tiradas sobre a função cerebral em ambientes naturais, não apenas nas máquinas fMRI. Recentemente, a validade ecológica-isto é, até que ponto os achados experimentais refletem o comportamento e a experiência do mundo real-de experimentos de neuroimagem foram aprimorados ao abraçar a ‘neuroimagem naturalista’ (1). Essa abordagem se mostrou particularmente poderosa para a neurociência afetiva (Fig 1), o campo que investiga como os processos emocionais são representados e regulamentados no cérebro. As experiências afetivas subjetivas emergem através de interações complexas entre sinais de cérebro, corpo e ambiental e são modulados por meio de processos de avaliação consciente (2). Além de seu impacto substancial no estudo do efeito, o paradigma naturalista também produziu informações importantes na pesquisa de neurociência cognitiva e social, permitindo o estabelecimento de modelos mais ecologicamente válidos de processos cerebrais em contextos dinâmicos do mundo actual.

Um número crescente de estudos de neuroimagem utilizou paradigmas naturalistas (por exemplo, observação de filmes) e diferenças significativas entre os paradigmas tradicionais e o processamento afetivo mais próximos das situações da vida actual estão começando a surgir. Por exemplo, respostas afetivas de curto prazo (agudo) versus longo prazo (sustentadas) podem envolver diferentes sistemas neurais (3). Curiosamente, a amígdala – uma região frequentemente identificada em estudos com imagens estáticas ameaçadoras (4) e frequentemente descrito como o ‘centro de medo’ do cérebro – não está envolvido durante a experiência dinâmica e prolongada do medo (3). Essa região pode, portanto, codificar a resposta inicial a ameaças em potencial, mas pode não ser suficiente para codificar o medo sustentado e consciente (5). Essa distinção pode ser particularmente relevante para a compreensão de transtornos mentais, que são caracterizados pela persistência ou alterações no processamento emocional.

A pesquisa contemporânea alavancou técnicas sofisticadas de decodificação para desenvolver e validar neuromarcadores para processos afetivos e cognitivos, com o objetivo de medir objetivamente estados mentais com base em dados de neuroimagem. Embora esses neuromarcadores, com base na atividade cerebral distribuída, possam identificar com precisão o estado psychological atual dos participantes em resposta a estímulos discretos, evidências recentes sugerem que essas assinaturas neurofuncionais baseadas em atividades não podem rastrear efetivamente trajetórias afetivas ou cognitivas dinâmicas. Por exemplo, estudos recentes demonstraram que as mudanças na atividade neural sozinhas são insuficientes para rastrear variações dinâmicas nos processos mentais, incluindo experiência afetiva (durante dor tônica induzida por capsaicina (6) ou medo induzido pelo filme de terror (5)) ou flutuações no engajamento atencional durante o processamento narrativo (7). Essa limitação é particularmente digna de nota, uma vez que nossas experiências do mundo actual se desenrolam de forma contínua e dinamicamente, e não em eventos discretos. Esses estudos destacam posteriormente que o rastreamento de flutuações afetivas e atencionais requer a contabilidade da conectividade funcional dinâmica-a comunicação dependente do contexto entre as regiões do cérebro-principalmente em ambientes naturalistas. Além disso, as transições entre estados afetivos e sua mistura, que não podem ser facilmente explorados com estímulos estáticos de escassamente apresentados, representam uma área de interesse, uma vez que as experiências afetivas na vida diária envolvem mudanças contínuas entre estados emocionais e prejudicam transições entre estados emocionais (como dificuldade em mudar de negativo para positivos) são características características de muitos distúrbios afetivos (como distúrbios emocionais (como mudar negativos para positivos) são características características de muitos distúrbios afetivos (distúrbios (como distúrbios emocionais (como mudar negativos para positivos) são características características de muitos distúrbios afetivos (distúrbios (como distúrbios emocionais (como mudar negativos para positivos) são características características de muitos distúrbios afetivos.8).

Outra diferença substancial está na complexidade ambiental dos processos, além da duração e dinâmica das experiências afetivas. Estudos sobre interações sociais enfatizam esses desafios. Os estudos tradicionais geralmente apresentam estímulos faciais estáticos ou jogos de intercâmbio econômico único, enquanto as interações sociais da vida actual são fundamentalmente diferentes: são dinâmicas, recíprocas e incorporadas em ricos contextos ambientais. A captura da complexidade da dinâmica social do mundo actual requer o estudo de interações interpessoais naturais e não estruturadas, bem como trocas de um ambiente humano à medida que se desenrolam em configurações ecologicamente válidas (9).

Diferenças individuais e interpretações dependentes do contexto moldam fundamentalmente como percebemos e respondemos a experiências do mundo actual; Por exemplo, na maneira como processamos e reguramos nossas experiências afetivas. Apesar do crescente interesse em terapias individualizadas do cérebro para distúrbios emocionais (10), a maioria das pesquisas atuais de neuroimagem emprega análises no nível da população que enfatizam padrões neurais entre indivíduos com base em estímulos simples ou engajamento cognitivo, agrupados de acordo com as classificações normativas. Os paradigmas naturalistas oferecem uma alternativa convincente, como seu rico teor de estímulos, flexibilidade contextual, progressões narrativas dinâmicas e graus variados de relevância pessoal criam oportunidades para melhor caracterizar e entender a base neurobiológica da variação particular person no processamento cognitivo e afetivo (11). Essa abordagem abre locais adicionais para determinar questões de longa information e evolução no campo. Pode facilitar um melhor exame dos mecanismos neurais subjacentes às experiências afetivas mistas – um aspecto essential, mas pouco estudado da emoção humana -, como contextos naturalistas geralmente provocam múltiplas emoções distintas simultaneamente ou em rápida sucessão, com as experiências únicas de cada indivíduo moldando suas respostas emocionais. Além disso, pode permitir a identificação de alterações cerebrais relacionadas a desordem em configurações mais ecologicamente válidas (12), ajude a determinar o potencial terapêutico de novas intervenções em contextos próximos aos reais e permitir a exploração de processos cerebrais dinâmicos que moldam as interações com a nova tecnologia.

A neuroimagem naturalista apresenta inúmeras oportunidades para estudar a função cerebral em ambientes de quase vida actual, com certas abordagens sendo particularmente cruciais para avançar nosso entendimento. Os paradigmas de filmes que empregam linhas de história complexos são especialmente poderosos para examinar processos cognitivos e afetivos dinâmicos. Como tal, esses paradigmas permitem que os pesquisadores rastreem trajetórias contínuas de estados mentais e transições entre eles: um avanço crítico, uma vez que as experiências subjetivas do mundo actual se desenrolam como fluxo contínuo, e não em eventos discretos. Narrativas pessoais (por exemplo, recall livre naturalista e recuperação de eventos autobiográficos) têm a oportunidade de superar a falta de auto-relevância que geralmente é inerente ao paradigma tradicional e pode facilitar investigações de memória e experiências emocionais, além de distúrbios mentais relacionados a trauma. Da mesma forma, a inclusão da realidade digital imersiva pode facilitar a determinação de desregulações emocionais e cognitivas nesses distúrbios e tem um grande potencial para determinar a navegação espacial e as interações entre mapas cognitivos e outros processos mentais. Além disso, os avanços nas tecnologias portáteis de neuroimagem, como espectroscopia funcional do infravermelho próximo, eletroencefalografia do couro cabeludo e magnetômetros bombeados opticamente (13), juntamente com as técnicas de hiperscanismo (14), pode fornecer informações sem precedentes sobre a base neural de interações sociais do mundo actual e processos interpessoais. Embora o objetivo específico do estudo influencie a escolha do paradigma naturalista, todas essas abordagens exigirão uma consideração cuidadosa da troca entre validade ecológica e controle experimental. Cada abordagem apresenta desafios específicos: os paradigmas do filme limitam a interação participante, mas mantêm o controle experimental; As narrativas pessoais maximizam a validade ecológica, mas podem levar a grandes variações interindividuais; A realidade digital equilibra o realismo com controle, mas pode induzir artefatos de movimento e cibeberzes (especialmente nos sistemas de ressonância magnética); E as tecnologias portáteis oferecem mobilidade ao custo da resolução espacial em comparação com a fMRI tradicional. Além disso, essas abordagens naturalistas exigem métodos analíticos sofisticados para lidar com a complexidade dos dados.

Várias técnicas foram desenvolvidas para analisar esses dados naturalistas de neuroimagem. Por exemplo, abordagens intersubjectas podem ser usadas para detectar a atividade neural compartilhada entre os indivíduos (correlação intersubject), bem como a variação particular person (análise representacional intersubject) e os modelos ocultos de Markov foram aplicados para identificar alterações nos estados discretos com base em padrões dinâmicos de conectividade funcional. No entanto, talvez o desafio mais basic seja a interpretação dos processos neurais observados em contextos naturalistas. Embora experimentos altamente controlados tenham sido projetados para facilitar conclusões claras (por exemplo, comparando a atividade em resposta a faces sorridentes versus neutras da mesma pessoa), a variação simultânea de múltiplos fatores e a alta variabilidade particular person complica conclusões claras em projetos naturalistas dinâmicos. Esse desafio pode ser abordado pela execução de estudos de ponte, que conectam sistematicamente condições controladas e naturalistas para validar interpretações entre contextos e usando abordagens de aprendizado de máquina que utilizam múltiplas medições (dados neurais, fisiológicos, comportamentais e subjetivos) para decodificar processos mentais em ambientes naturalistas. Por exemplo, a combinação de aprendizado de máquina com conectividade dinâmica revelou representações e mecanismos neurais fundamentais que generalizam entre os indivíduos durante o processamento afetivo e cognitivo em ambientes naturalistas (5–7).