¿De qué lado está cuál? Cómo percibe el cerebro los bordes
En la clásica ilusión óptica del jarrón de Rubin, las neuronas del cerebro deben decidir si el borde entre blanco y negro pertenece al área blanca o al área negra, lo que determina si percibes la escena como un jarrón negro sobre un fondo blanco, o caras blancas sobre un fondo negro. Crédito: Caras que hablan por solsken CC BY-NC-SA 2.0
En la clásica ilusión óptica del «jarrón de Rubin», se puede ver un elaborado jarrón con curvas o dos caras, las narices casi tocándose. En un momento dado, la escena que percibes depende de si tu cerebro está viendo la forma del jarrón central como el primer plano o el fondo de la imagen.
Ahora, el profesor John Reynolds y el becario posdoctoral sénior Tom Franken han avanzado en la comprensión de cómo el cerebro decide qué lado de un borde visual es un objeto de primer plano y cuál es el fondo. La investigación, publicada el 30 de noviembre de 2021 en la revista eLife, arroja luz sobre cómo se comunican las áreas del cerebro para interpretar la información sensorial y construir una imagen del mundo que nos rodea.
«La forma en que el cerebro organiza y genera una representación del mundo exterior sigue siendo una de las mayores incógnitas de la neurociencia en la actualidad», dice Reynolds, titular de la Cátedra Fiona y Sanjay Jha en Neurociencia en el Instituto Salk de Estudios Biológicos. «Nuestra investigación proporciona información importante sobre cómo el cerebro procesa los bordes, lo que podría conducir a una mejor comprensión de las condiciones psiquiátricas en las que se interrumpe la percepción, como en la esquizofrenia».
Cuando ves una escena frente a ti Cada una de las neuronas individuales en la corteza del cerebro recibe información sobre una región minúscula de la escena. Las neuronas que reciben información del borde de un objeto tienen poco contexto inicial sobre qué lado está en primer plano. Sin embargo, los científicos descubrieron previamente un conjunto de celdas que señalan muy rápidamente qué lado del borde pertenece al objeto («propiedad del borde»); después de todo, la percepción de profundidad y la capacidad de elegir objetos frente a ti son fundamentales para la supervivencia: ¿un bordillo o una sombra, una roca o una cueva?
Exactamente cómo estas neuronas en el cerebro calculan la propiedad del borde no ha sido claro. Algunos científicos plantearon la hipótesis de que, a medida que la información del ojo pasa a través del cerebro, hacia áreas sucesivamente más profundas (más profundas), se producen cálculos adicionales en cada área hasta que el cerebro construye un modelo de la escena visual. Esto se llama la vía «feedforward». Pero otros científicos plantearon la hipótesis de la importancia de la vía de «retroalimentación», en la que las áreas posteriores del cerebro primero deben procesar la información y luego enviar estas pistas a las neuronas en las áreas anteriores, para ayudarlas a determinar la propiedad de la frontera.
Reynolds y Franken se propusieron determinar qué hipótesis era la correcta. Usaron electrodos para registrar la actividad de las neuronas en diferentes capas de la corteza cerebral mientras los animales veían una imagen de un objeto cuadrado sobre un fondo en blanco. Los científicos primero determinaron qué neuronas en particular estaban procesando información de una pequeña parte del borde que delimita el cuadrado y el fondo; luego midieron el tiempo de las señales de propiedad del borde en estas neuronas y lo compararon con neuronas en diferentes capas.
«Lo que descubrimos es que las señales más tempranas sobre la propiedad del borde ocurren en las neuronas en las capas profundas del cerebro». corteza cerebral», dice Franken, quien es médico científico y cuenta con el apoyo del premio K99 Pathway to Independence de los Institutos Nacionales de Salud. «Esto respalda la importancia de la vía de retroalimentación para descifrar los bordes, porque las conexiones de retroalimentación llegan y salen de las neuronas en capas profundas».
Los investigadores también observaron que las neuronas apiladas verticalmente en diferentes capas en la corteza tendían a comparten la misma preferencia de propiedad fronteriza. Por ejemplo, ciertas columnas de neuronas preferían escenas en las que el lado izquierdo de un borde era el objeto, mientras que otras columnas de neuronas preferían escenas en las que el lado derecho de un borde era el objeto. Franken explica que estos hallazgos sugieren que la retroalimentación en realidad podría organizarse de manera sistemática, una vía prometedora para futuras investigaciones.
«A medida que llegamos a comprender la arquitectura del cerebro y cómo los conjuntos de neuronas se comunican entre sí, Además de construir nuestra representación interna del mundo externo, estamos mejor posicionados para desarrollar herramientas de diagnóstico y tratamientos para trastornos cerebrales en los que estas representaciones internas están distorsionadas, como la esquizofrenia», dice Franken. «Las alucinaciones y los delirios asociados con la esquizofrenia pueden estar asociados con las interrupciones de los bucles de retroalimentación».
A continuación, Franken hará un seguimiento de estos resultados con experimentos para investigar cómo la información transmitida por la retroalimentación contribuye al procesamiento. de fronteras
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¿Cómo puede el cerebro percibir objetos familiares cuando se vuelven indistintos? ). DOI: 10.7554/eLife.72573 Información de la revista: eLife
Proporcionado por Salk Institute Cita: ¿De qué lado está cuál? Cómo el cerebro percibe las fronteras (2021, 29 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-side-brain-borders.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.