Os humanos começam a desenvolver sistemas de leitura e escrita apenas nos últimos milhares de anos. Nossas habilidades de leitura nos diferenciam de outras espanãcies animais, mas alguns milhares de anos éum prazo muito curto para que nossos cérebros tenham desenvolvido novas áreas especificamente dedicadas a  leitura.

Para explicar o desenvolvimento dessa habilidade, alguns cientistas levantaram a hipa³tese de que partes do cérebro que originalmente evolua­ram para outros fins foram "recicladas" para leitura. Como exemplo, eles sugerem que uma parte do sistema visual especializada para realizar o reconhecimento de objetos foi redirecionada para um componente-chave da leitura chamado processamento ortogra¡fico - a capacidade de reconhecer letras e palavras escritas.

Um novo estudo dos neurocientistas do MIT oferece evidaªncias para essa hipa³tese. As descobertas sugerem que, mesmo em primatas não humanos, que não sabem ler, uma parte do cérebro chamada cortex inferotemporal (TI) écapaz de realizar tarefas como distinguir palavras de palavras sem sentido ou escolher letras especa­ficas de uma palavra. .

"Este trabalho abriu um va­nculo potencial entre nosso rápido desenvolvimento dos mecanismos neurais do processamento visual e um importante comportamento primata - a leitura humana", diz James DiCarlo, chefe do Departamento de Ciências Cerebrais e Cognitivas do MIT, um investigador da McGovern Institute for Brain Research e o Center for Brains, Minds and Machines, e o autor saªnior do estudo.

Rishi Rajalingham, um pa³s-doc do MIT, éo principal autor do estudo, que aparece hoje na Nature Communications . Outros autores do MIT são Kohitij Kar, pa³s-doutorado, e Sachi Sanghavi, associado tanãcnico. A equipe de pesquisa também inclui Stanislas Dehaene, professor de psicologia cognitiva experimental no Colla¨ge de France.

A leitura éum processo complexo que exige reconhecer palavras, atribuir significado a essas palavras e associar palavras ao som correspondente. Acredita-se que essas funções se espalhem por diferentes partes do cérebro humano.

Os estudos de ressonância magnanãtica funcional (fMRI) identificaram uma regia£o chamada área visual da palavra forma (VWFA) que acende quando o cérebro processa uma palavra escrita. Essa regia£o estãoenvolvida no esta¡gio ortogra¡fico: discrimina palavras de seqa¼aªncias de letras confusas ou de alfabetos desconhecidos. O VWFA estãolocalizado no cortex de TI, uma parte do cortex visual que também éresponsável pela identificação de objetos.

DiCarlo e Dehaene ficaram interessados ​​em estudar os mecanismos neurais por trás do reconhecimento de palavras depois que psica³logos cognitivos na Frana§a relataram que babua­nos poderiam aprender a discriminar palavras de não-palavras, em um estudo publicado na Science em 2012.

Usando a fMRI, o laboratório de Dehaene descobriu anteriormente que partes do cortex de TI que respondem a objetos e rostos se tornam altamente especializadas para reconhecer palavras escritas quando as pessoas aprendem a ler.

"No entanto, dadas as limitações dos manãtodos de imagem humana, tem sido difa­cil caracterizar essas representações na resolução de neura´nios individuais e testar quantitativamente se e como essas representações podem ser reutilizadas para apoiar o processamento ortogra¡fico", diz Dehaene. "Essas descobertas nos inspiraram a perguntar se os primatas não humanos poderiam oferecer uma oportunidade única para investigar os mecanismos neuronais subjacentes ao processamento ortogra¡fico".

Os pesquisadores levantaram a hipa³tese de que, se partes do cérebro dos primatas estiverem predispostas a processar o texto, elas podera£o encontrar padraµes que refletem isso na atividade neural de primatas não humanos , simplesmente observando as palavras.

Para testar essa ideia, os pesquisadores registraram a atividade neural de cerca de 500 locais neurais no cortex de macacos de TI, enquanto examinavam cerca de 2.000 cordas de letras, algumas das quais eram palavras em inglês e outras sem sentido.

"A eficiência dessa metodologia éque vocênão precisa treinar animais para fazer nada", diz Rajalingham. "O que vocêfaz éapenas registrar esses padraµes de atividade neural ao exibir uma imagem na frente do animal".

Os pesquisadores então alimentaram esses dados neurais em um modelo simples de computador chamado classificador linear. Este modelo aprende a combinar as entradas de cada um dos 500 sites neurais para prever se a sequaªncia de letras que provocou esse padrãode atividade era uma palavra ou não. Enquanto o pra³prio animal não estãorealizando essa tarefa, o modelo atua como um "substituto" que usa os dados neurais para gerar um comportamento, diz Rajalingham.

Usando esses dados neurais, o modelo foi capaz de gerar previsaµes precisas para muitas tarefas ortogra¡ficas, incluindo distinguir palavras de não-palavras e determinar se uma letra especa­fica estãopresente em uma sequaªncia de palavras. O modelo tinha cerca de 70% de precisão em distinguir palavras de não-palavras, o que émuito semelhante a  taxa relatada no estudo de 2012 da Science com babua­nos. Além disso, os padraµes de erros cometidos pelo modelo foram semelhantes aos cometidos pelos animais.

Os pesquisadores também registraram a atividade neural de uma área diferente do cérebro que também alimenta o cortex da TI: V4, que faz parte do cortex visual. Quando eles inseriram os padraµes de atividade V4 no modelo classificador linear, o modelo previu mal (em comparação com a TI) o desempenho humano ou de babua­no nas tarefas de processamento ortogra¡fico.

As descobertas sugerem que o cortex de TI éparticularmente adequado para ser reaproveitado para habilidades necessa¡rias para a leitura e apoiam a hipa³tese de que alguns dos mecanismos de leitura são construa­dos sobre mecanismos altamente evolua­dos para reconhecimento de objetos, dizem os pesquisadores.

Os pesquisadores agora planejam treinar animais para realizar tarefas ortogra¡ficas e medir como a atividade neural deles muda a  medida que aprendem as tarefas.