Una nueva teoría sobre lo que sucede en el cerebro cuando algo parece familiar

¿Cómo puede el cerebro distinguir entre algo nuevo y algo familiar? La investigación del Laboratorio de memoria visual dirigida por Nicole Rust tiene una nueva teoría, que reemplaza una sostenida por el campo durante mucho tiempo. Crédito: Julia Kuhl

Cuando una persona ve una imagen familiar, aunque la haya visto solo una vez durante unos segundos, algo único sucede en el cerebro humano.

Hasta hace poco, los neurocientíficos creían que la actividad vigorosa en una parte visual del cerebro llamada corteza inferotemporal (IT) significaba que la persona estaba mirando algo nuevo, como la cara de un extraño o una pintura nunca antes vista. Menos actividad de la corteza TI, por otro lado, indica familiaridad.

Pero algo sobre esa teoría, llamada supresión de repetición, no se sostuvo para la neurocientífica Nicole Rust de la Universidad de Pensilvania. «Diferentes imágenes producen diferentes cantidades de activación incluso cuando todas son nuevas», dice Rust, profesor asociado en el Departamento de Psicología. Más allá de eso, otros factores, como el brillo de la imagen, por ejemplo, o su contraste, dan como resultado un efecto similar.

En un artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, ella y el becario posdoctoral Vahid Mehrpour, junto con Penn el investigador asociado Travis Meyer y Eero Simoncelli de la Universidad de Nueva York, proponen una nueva teoría, en la que el cerebro comprende el nivel de activación esperado de una entrada sensorial y lo corrige, dejando atrás la señal de familiaridad. Lo llaman supresión sensorial referenciada.

El sistema visual

El laboratorio de Rust se centra en los sistemas y la neurociencia computacional, que combina mediciones de la actividad neuronal y modelos matemáticos para descubrir qué sucede en el cerebro. . Un aspecto se relaciona con el sistema visual. «El gran problema central de la visión es cómo llevar la información del mundo a nuestras cabezas de una manera interpretable. Sabemos que nuestros sistemas sensoriales tienen que descomponerla», dice.

Es una tarea complicada. proceso, muy simplificado aquí para mayor claridad: la información entra en el ojo a través de los bastones y los conos. Viaja neurona por neurona a través de una pila de áreas del cerebro que forman el sistema visual y finalmente a un área del cerebro visual llamada corteza TI. Sus 16 millones de neuronas se activan en diferentes patrones dependiendo de lo que se ve, y el cerebro debe interpretar los patrones para comprender lo que está viendo.

«Obtienes un patrón para una cara específica. Obtienes un patrón diferente por ‘taza de café’. Obtienes un patrón diferente para ‘lápiz'», dice Rust. «Eso es lo que hace el sistema visual. Reconstruye el mundo para ayudarte a descifrar lo que estás mirando».

Además de su papel en la visión, se cree que la activación de la corteza TI también juega un papel en la memoria. Supresión de repeticiones , la vieja teoría, se basa en la idea de que hay un umbral de activación que se cruza: más actividad neuronal le dice al cerebro que la imagen es nueva, menos indica que se ha visto anteriormente.

Porque varios factores afectan la cantidad total de actividad neuronal, también llamados picos, en la corteza TI, el cerebro no puede discernir qué está causando específicamente la reacción. Podría ser la memoria, el contraste de imágenes o algo completamente diferente, dice Mehrpour. «Proponemos una nueva idea de que el cerebro corrige los cambios causados por estos otros factores, en nuestro caso el contraste”, dice. Después de esa calibración, lo que queda es la activación cerebral aislada por familiaridad. En otras palabras, el cerebro entiende cuando está viendo algo que ha visto previamente. .

Implicaciones a largo plazo

Para llegar a esta conclusión, los investigadores presentaron secuencias de imágenes en escala de grises a dos macacos rhesus machos adultos. Cada imagen apareció exactamente dos veces, la primera como novedosa, la segunda como familiar, en una variedad de combinaciones de alto y bajo contraste. Cada visionado duraba exactamente medio segundo. Los animales fueron entrenados para usar movimientos oculares para indicar si una imagen era nueva o familiar, sin tener en cuenta los niveles de contraste.

Mientras los macacos realizaban esta tarea de memoria, los investigadores registraron la actividad neuronal en la corteza TI, midiendo la picos para cientos de neuronas individuales, un método único que difiere de aquellos que miden proxies de actividad neuronal promediada en 10,000 neuronas activadas. Debido a que Rust y sus colegas querían comprender el código neuronal, necesitaban información para las neuronas individuales.

Usando un enfoque matemático, descifraron los patrones de picos que explicaban cómo los macacos podían distinguir la memoria del contraste. Esto finalmente confirmó su hipótesis. «La familiaridad y el contraste cambian la tasa de disparo general», dice Rust. «Lo que decimos es que el cerebro puede separarse y aislarse uno del otro».

En el futuro, una mejor comprensión de este proceso podría tener aplicaciones para la inteligencia artificial, dice Mehrpour. «Si sabemos cómo el cerebro representa y reconstruye la información en la memoria en presencia de cambios en la entrada sensorial como el contraste, podemos diseñar sistemas de IA que funcionen de la misma manera», dice. «Potencialmente podríamos construir máquinas que funcionen de la misma manera que lo hace nuestro cerebro».

Más allá de eso, Rust dice que en el futuro los hallazgos podrían tener implicaciones para el tratamiento de enfermedades que afectan la memoria como el Alzheimer. «Al comprender cómo funciona la memoria en un cerebro sano, puede sentar las bases para desarrollar prevenciones y tratamientos para los trastornos relacionados con la memoria que afectan a una población que envejece».

Pero para que todo esto suceda, será crucial seguir excavando, dice ella. «Para hacer esto bien, tenemos que entender la señal de la memoria que impulsa el comportamiento». Este trabajo acerca a los neurocientíficos un paso más.

Explore más

Un estudio revela que el cerebro distribuye la información sensorial de manera muy eficiente. Más información: Vahid Mehrpour et al. Identificación de las firmas neuronales de la memoria de reconocimiento visual de exposición única, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073/pnas.2021660118 Información de la revista: Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias

Proporcionado por la Universidad de Pensilvania Cita: Una nueva teoría de lo que está sucediendo en el cerebro cuando algo parece familiar (2021, 28 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-theory-brain-familiar.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.