Cómo los cerebros forman mapas visuales
Principales etapas del modelo computacional. a) Desarrollo de la retina. Simulaciones de modelos de células ganglionares retinianas ON y OFF (círculos rojos y azules) de los ojos contralateral e ipsolateral (contraste alto y bajo). b) Campos receptivos (RF) de 64 aferentes talámicos que reciben información de las retinas ilustrados en a y densidad de muestreo de aferentes talámicos (16 campos receptivos que toman muestras del mismo punto visual). c) Modelar simulaciones de la clasificación aferente en la subplaca cortical. Los 64 aferentes (Aff.) ilustrados en b se ordenan primero por retinotopía (izquierda), luego por entrada ocular (centro) y luego por polaridad ONOFF (derecha). d) Modele las simulaciones de la cuadrícula de polaridad del ojo después de que los árboles de axones aferentes se extiendan y combinen en cada píxel cortical (rojo: dominado por ON, azul: dominado por OFF, línea negra: borde entre regiones dominadas por ojos contralaterales e ipsilaterales). e) Modelar simulaciones de la cuadrícula de polaridad ocular en un parche cortical más grande. f) Mapas de orientación primordial para los ojos contralateral (izquierda) e ipsilateral (derecha) resultantes de la convergencia talamocortical. g) Mapa de orientación para adultos después de que el mapa primordial se optimice mediante la experiencia visual. Crédito: Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29433-y
Los mapas han jugado un papel importante en el progreso científico. Claudius Ptolemaeus transformó nuestra comprensión del mundo con su mapa de la Tierra, y Tycho Brahe mejoró la comprensión del universo con su mapa de las estrellas. Los mapas del cuerpo humano de Claudius Galenus, Leonardo da Vinci y Andreas Vesalius allanaron el camino hacia la medicina moderna, y los avances recientes en el mapeo del cerebro humano nos ayudan a comprender mejor quiénes somos.
Nuestros cerebros tienen múltiples mapas que son necesarios para planificar nuestros movimientos, navegar por nuestros entornos y percibir el mundo a través de nuestros sentidos. Los mapas cerebrales de nuestro mundo visual se han estudiado con gran detalle y brindan la oportunidad de comprender cómo se forman, organizan y funcionan otros mapas cerebrales. La intensa investigación de las últimas décadas demuestra que los mapas en el área visual primaria de la corteza cerebral contienen una representación intrincada de múltiples dimensiones de estímulo que incluyen la ubicación espacial, la entrada del ojo, la polaridad claro-oscuro, la orientación y el ancho. Por ejemplo, una «I» mayúscula en esta página está mapeada en la corteza visual primaria como «ubicación [x, y], ambos ojos, oscuro, vertical y delgado».
Mapeando nuestro mundo visual en un pequeño trozo de corteza puede ser un desafío. Sorprendentemente, especies tan diferentes como los primates, los carnívoros y los escandentes parecen seguir una estrategia común y todos los estímulos del mapa se orientan en un patrón de molinete. En un nuevo artículo que se publicará en Nature Communications, los científicos proponen una teoría que explica la diversidad de mapas visuales en la naturaleza y el origen de los patrones de molinete en los mapas de orientación.
Nuestros cerebros mapean el mundo visual en una parte de la corteza cerebral que no es mucho más grande que una tarjeta de crédito. Estos mapas muestran posiciones espaciales con entradas neuronales que tienen campos receptivos circulares que respondieron de manera diferente a la posición, la polaridad y el ojo. Aumentar el número de puntos visuales mejora el muestreo visual pero también requiere la necesidad de áreas corticales más grandes y cerebros más grandes. Crédito: Mezquita Nasir al-Mulk, Siraz, Irán (fotografía de Negar Najafian)
La teoría propone que la diversidad de mapas surge de las variaciones en la densidad de muestreo del espacio visual. A medida que aumenta la densidad de muestreo durante la evolución, la corteza cerebral recibe más entradas neuronales por punto visual que se acomodan en áreas corticales más grandes de cerebros más grandes. Las áreas corticales más grandes permiten clasificar las entradas neuronales en grupos que responden a las mismas propiedades del estímulo: el mismo punto visual, el mismo ojo (izquierdo o derecho) y la misma polaridad de contraste (claro u oscuro). También permiten que las entradas se combinen en grupos de neuronas corticales que maximizan la diversidad de estímulos extraídos de cada punto visual. Este proceso de maximización crea un patrón de molinete para la orientación del estímulo.
Los científicos aún están lejos de tener un mapa preciso del cerebro humano, pero tener una teoría de la formación del mapa cerebral es un primer paso importante para alcanzar este hito. La teoría que proponen los autores aún necesita ser confirmada, pero ya puede explicar una gran cantidad de observaciones experimentales. También predice una estrecha relación topográfica entre todas las dimensiones del estímulo representadas en un mapa visual, lo que facilita enormemente las reconstrucciones precisas de los mapas multidimensionales necesarios para futuros implantes corticales.
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Los científicos descubren un sorprendente papel central de los oscuros en los mapas visuales del cerebro Más información: Sohrab Najafian et al, A Theory of Cortical Map Formation in the Visual Brain, Nature Communications ( 2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29433-y Información del diario: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad Estatal de Nueva York Cita: Cómo los cerebros forman mapas visuales (2022 , 28 de abril) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-04-brains-visual.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.