Bebês de dois meses já estão entendendo o mundo

Ao combinar imagens cerebrais com modelos de inteligência artificial, os investigadores obtiveram novas informações sobre como as crianças pensam e aprendem durante os primeiros meses. As descobertas ajudam a esclarecer o que está acontecendo dentro do cérebro de um bebê muito antes que a fala ou o movimento deliberado sejam possíveis.

O estudo foi publicado recentemente na revista Neurociência da Natureza por uma equipe de pesquisa do Trinity College Institute of Neuroscience (TCIN) e da Escola de Psicologia.

O que os cientistas estão aprendendo sobre a mente do bebê

“Pais e cientistas há muito se perguntam o que se passa na mente de um bebê e o que eles realmente veem quando veem o mundo ao seu redor. Esta pesquisa destaca a riqueza da função cerebral no primeiro ano de vida”, explica a Dra. Cliona O’Doherty, principal autora do estudo, que realizou o trabalho enquanto trabalhava no Laboratório Cusack da Trinity.

“Embora aos dois meses a comunicação dos bebés seja limitada pela falta de linguagem e de controlo motor fino, as suas mentes já não estavam apenas a representar a aparência das coisas, mas também a descobrir a que categoria pertenciam. Isto mostra que os fundamentos da cognição visual já estão estabelecidos desde muito cedo e muito mais cedo do que o esperado.”

Estudando bebês acordados com exames cerebrais

Trabalhando com os hospitais Coombe e Rotunda em Dublin, a equipe da FOUNDCOG recrutou 130 bebês com dois meses de idade. Cada bebê estava deitado confortavelmente em um pufe macio enquanto usava fones de ouvido com cancelamento de som e visualizava imagens brilhantes e coloridas projetadas para prender sua atenção por 15 a 20 minutos.

Essa configuração permitiu aos pesquisadores usar ressonância magnética funcional (fMRI) para registrar padrões de atividade cerebral enquanto os bebês olhavam imagens de 12 categorias visuais familiares, como gato, pássaro, pato de borracha, carrinho de compras e árvore.

Como a inteligência artificial ajudou a decodificar a atividade cerebral

Depois de coletar as imagens do cérebro, a equipe usou modelos de inteligência artificial para analisar como as diferentes categorias visuais eram representadas no cérebro infantil. Ao comparar os padrões de atividade ao longo dos caminhos de reconhecimento visual nos modelos e nos cérebros dos bebés, os investigadores puderam compreender melhor como ocorre a categorização precoce.

“Este estudo representa o maior estudo longitudinal com ressonância magnética funcional (fMRI) de bebês acordados. O rico conjunto de dados que captura a atividade cerebral abre uma maneira totalmente nova de medir o que os bebês estão pensando em uma idade muito precoce. Ele também destaca o potencial de neuroimagem e modelos computacionais para serem usados ​​como uma ferramenta de diagnóstico em bebês muito jovens”, diz o líder da equipe Rhodri Cusack, professor Thomas Mitchell de neurociência cognitiva na Trinity School of Psychology e no Trinity College Institute of Neuroscience.

“Os bebés aprendem muito mais rapidamente do que os atuais modelos de IA e, ao estudar como o fazem, esperamos inspirar uma nova geração de modelos de IA que aprendem de forma mais eficiente, reduzindo assim os seus custos económicos e ambientais”.

Por que essas descobertas são importantes além do laboratório

A Dra. Anna Truzzi, agora baseada na Queen’s University Belfast e co-autora do artigo, enfatizou como os avanços recentes tornaram a pesquisa possível. “Até recentemente, não podíamos medir de forma fiável como áreas específicas do cérebro infantil interpretavam a informação visual. Ao combinar IA e neuroimagem, o nosso estudo oferece uma visão única, que nos ajuda a compreender muito mais sobre como os bebés aprendem no seu primeiro ano de vida.

“O primeiro ano é um período de desenvolvimento cerebral rápido e complexo. Este estudo fornece novos conhecimentos fundamentais que ajudarão a orientar a educação dos primeiros anos, informar o suporte clínico para condições de neurodesenvolvimento e inspirar abordagens mais fundamentadas biologicamente na inteligência artificial.”

A professora Eleanor Molloy, neonatologista da Children’s Health Ireland e coautora, destacou a importância mais ampla do trabalho. “Há uma necessidade premente de uma maior compreensão de como os distúrbios do neurodesenvolvimento alteram o desenvolvimento inicial do cérebro, e a ressonância magnética funcional em estado de vigília tem um potencial considerável para resolver isso”.

O’Doherty agora trabalha na Universidade de Stanford, e a Dra. Anna Truzzi é professora sênior na Escola de Psicologia da Queen’s University Belfast.

Obra de arte foi produzido pelo artista Cian McLoughlin inspirado nesta pesquisa enquanto ele era Artista Residente no Trinity College Institute of Neuroscience em 2024, bem como um ensaio de exposição.