El cerebro representa objetos visuales a trav\u00e9s de cuatro redes sintonizadas para cuatro cuadrantes del espacio de objetos: caras, cuerpos, objetos puntiagudos y objetos rechonchos. El mismo espacio de objetos se puede descubrir utilizando una red profunda. Cr\u00e9dito: Olivier Wyart <\/p>\n
Cuando Plat\u00f3n se dispuso a definir lo que hac\u00eda humano a un ser humano, se decidi\u00f3 por dos caracter\u00edsticas principales: no tenemos plumas y somos b\u00edpedos (caminamos erguidos sobre dos piernas). Es posible que la caracterizaci\u00f3n de Plat\u00f3n no abarque todo lo que identifica a un ser humano, pero su reducci\u00f3n de un objeto a sus caracter\u00edsticas fundamentales proporciona un ejemplo de una t\u00e9cnica conocida como an\u00e1lisis de componentes principales. <\/p>\n
Ahora, los investigadores de Caltech han combinado herramientas de aprendizaje autom\u00e1tico y neurociencia para descubrir que el cerebro utiliza un sistema matem\u00e1tico para organizar los objetos visuales seg\u00fan sus componentes principales. El trabajo muestra que el cerebro contiene un mapa bidimensional de c\u00e9lulas que representan diferentes objetos. La ubicaci\u00f3n de cada celda en este mapa est\u00e1 determinada por los principales componentes (o caracter\u00edsticas) de sus objetos preferidos; por ejemplo, las c\u00e9lulas que responden a objetos redondos y con curvas como caras y manzanas se agrupan, mientras que las c\u00e9lulas que responden a objetos puntiagudos como helic\u00f3pteros o sillas forman otro grupo.<\/p>\n
La investigaci\u00f3n se llev\u00f3 a cabo en el laboratorio de Doris. Tsao (BS ’96), profesor de biolog\u00eda, director del Tianqiao and Chrissy Chen Center for Systems Neuroscience y titular de su c\u00e1tedra de liderazgo, e investigador del Instituto M\u00e9dico Howard Hughes. Un art\u00edculo que describe el estudio aparece en la revista Nature el 3 de junio.<\/p>\n
\u00abDurante los \u00faltimos 15 a\u00f1os, nuestro laboratorio ha estado estudiando una red peculiar en el l\u00f3bulo temporal del cerebro de los primates que est\u00e1 especializada en el procesamiento de rostros. llam\u00f3 a esta red la ‘red de parches faciales’. Desde el principio, hubo la duda de si entender esta red de rostros nos ense\u00f1ar\u00eda algo sobre el problema general de c\u00f3mo reconocemos los objetos. Siempre so\u00f1\u00e9 que lo har\u00eda, y ahora esto se ha reivindicado de una manera sorprendente. Resulta que \u00abLa red de parches faciales tiene varios hermanos, que juntos forman un mapa ordenado del espacio de objetos. Por lo tanto, los parches faciales son una pieza de un rompecabezas mucho m\u00e1s grande, y ahora podemos comenzar a ver c\u00f3mo se arma todo el rompecabezas\u00bb, dice Tsao. <\/p>\n
La corteza inferotemporal (IT) del cerebro es un centro cr\u00edtico para el reconocimiento de objetos. Diferentes regiones o \u00abparches\u00bb dentro de la corteza de TI codifican para el reconocimiento de diferentes cosas. En 2003, Tsao y sus colaboradores descubrieron que existen seis parches faciales; tambi\u00e9n hay parches que codifican cuerpos, escenas y colores. Pero estas islas bien estudiadas solo forman parte de la corteza TI, y las funciones de las c\u00e9lulas cerebrales ubicadas entre ellas no se han entendido bien.<\/p>\n
Pinglei Bao, becaria postdoctoral en el laboratorio Tsao, quer\u00eda para comprender estas regiones desconocidas de la corteza de TI. Trabajando con primates no humanos, Bao primero estimul\u00f3 una regi\u00f3n de la corteza de TI que no pertenec\u00eda a ninguno de los parches definidos anteriormente y midi\u00f3 c\u00f3mo otras partes de TI respond\u00edan a la estimulaci\u00f3n utilizando im\u00e1genes de resonancia magn\u00e9tica funcional (fMRI). Al hacerlo, descubri\u00f3 una nueva red: tres regiones de la corteza de TI que fueron impulsadas por la estimulaci\u00f3n. Llam\u00f3 a esta red la \u00abred de tierra de nadie\u00bb, ya que pertenec\u00eda a una regi\u00f3n inexplorada de la corteza TI.<\/p>\n
Para determinar a qu\u00e9 tipo de objetos respond\u00eda la nueva red, Bao mostr\u00f3 a los primates im\u00e1genes de miles de diferentes objetos mientras med\u00eda la actividad de las neuronas en la nueva red. Descubri\u00f3 que las neuronas respond\u00edan fuertemente a un grupo de objetos que aparentemente no ten\u00edan nada en com\u00fan, excepto por una caracter\u00edstica curiosa: todos conten\u00edan \u00abprotuberancias\u00bb delgadas. Es decir, objetos puntiagudos como ara\u00f1as, helic\u00f3pteros y sillas desencadenaron la actividad de las c\u00e9lulas de la nueva red. Los objetos redondos y suaves, como las caras, casi no generaron actividad en esta red.<\/p>\n
Un gr\u00e1fico esquem\u00e1tico que muestra el mapa de objetos generado por los dos primeros componentes principales del espacio de objetos. Cr\u00e9dito: Bao et al., Nature 2020 <\/p>\n
Bao se propuso describir matem\u00e1ticamente lo que todos estos objetos ten\u00edan en com\u00fan. Si bien una persona puede describir cualitativamente las caracter\u00edsticas visibles fundamentales que diferencian la forma de una silla de la de una cara, no puede descomponer esas caracter\u00edsticas en sus par\u00e1metros matem\u00e1ticos. Para hacer eso, Bao us\u00f3 un tipo de programa de aprendizaje autom\u00e1tico llamado red profunda, que est\u00e1 entrenado para clasificar im\u00e1genes de objetos.<\/p>\n
Bao tom\u00f3 el conjunto de miles de im\u00e1genes que les hab\u00eda mostrado a los primates y las pas\u00f3 una red profunda. Luego examin\u00f3 las activaciones de las unidades que se encuentran en las ocho capas diferentes de la red profunda. Debido a que hay miles de unidades en cada capa, fue dif\u00edcil discernir patrones en su disparo. Bao decidi\u00f3 utilizar el an\u00e1lisis de componentes principales para determinar los par\u00e1metros fundamentales que impulsan los cambios de actividad en cada capa de la red. En una de las capas, Bao not\u00f3 algo extra\u00f1amente familiar: uno de los componentes principales fue fuertemente activado por objetos puntiagudos, como ara\u00f1as y helic\u00f3pteros, y fue suprimido por rostros. Esto coincid\u00eda con precisi\u00f3n con las preferencias de objetos de las celdas que Bao hab\u00eda registrado anteriormente en la red de tierra de nadie.<\/p>\n
\u00bfQu\u00e9 podr\u00eda explicar esta coincidencia? Una idea era que la corteza de TI podr\u00eda organizarse como un mapa del espacio de objetos, con dimensiones x e y determinadas por los dos componentes principales superiores calculados a partir de la red profunda. Esta idea predecir\u00eda la existencia de regiones de cara, cuerpo y tierra de nadie, ya que sus objetos preferidos caen claramente en diferentes cuadrantes del espacio de objetos calculado a partir de la red profunda. Pero un cuadrante no ten\u00eda una contraparte conocida en el cerebro: objetos rechonchos, como radios o tazas.<\/p>\n
Bao decidi\u00f3 mostrar a los primates im\u00e1genes de objetos pertenecientes a este cuadrante \u00abperdido\u00bb mientras monitoreaba la actividad de sus cortezas de TI. . Sorprendentemente, encontr\u00f3 una red de regiones corticales que respond\u00edan solo a objetos rechonchos, como predijo el modelo. Esto significa que la red profunda hab\u00eda predicho con \u00e9xito la existencia de un conjunto previamente desconocido de regiones cerebrales.<\/p>\n
\u00bfPor qu\u00e9 cada cuadrante estaba representado por una red de m\u00faltiples regiones? Anteriormente, el laboratorio de Tsao hab\u00eda descubierto que diferentes parches faciales a lo largo de la corteza de TI codifican una representaci\u00f3n cada vez m\u00e1s abstracta de rostros. Bao descubri\u00f3 que las dos redes que hab\u00eda descubierto mostraban la misma propiedad: las c\u00e9lulas en las regiones m\u00e1s anteriores del cerebro respond\u00edan a los objetos en diferentes \u00e1ngulos, mientras que las c\u00e9lulas en las regiones m\u00e1s posteriores respond\u00edan a los objetos solo en \u00e1ngulos espec\u00edficos. Esto muestra que el l\u00f3bulo temporal contiene m\u00faltiples copias del mapa del espacio de objetos, cada una m\u00e1s abstracta que la anterior.<\/p>\n
Finalmente, el equipo sinti\u00f3 curiosidad por saber qu\u00e9 tan completo era el mapa. Midieron la actividad cerebral de cada una de las cuatro redes que componen el mapa mientras los primates ve\u00edan im\u00e1genes de objetos y luego decodificaron las se\u00f1ales cerebrales para determinar qu\u00e9 hab\u00edan estado mirando los primates. El modelo pudo reconstruir con precisi\u00f3n las im\u00e1genes vistas por los primates.<\/p>\n
\u00abAhora sabemos qu\u00e9 caracter\u00edsticas son importantes para el reconocimiento de objetos\u00bb, dice Bao. \u00abLa similitud entre las caracter\u00edsticas importantes observadas tanto en los sistemas visuales biol\u00f3gicos como en las redes profundas sugiere que los dos sistemas podr\u00edan compartir un mecanismo computacional similar para el reconocimiento de objetos. De hecho, esta es la primera vez, que yo sepa, que una red profunda ha hecho una predicci\u00f3n. sobre una caracter\u00edstica del cerebro que no se conoc\u00eda antes y result\u00f3 ser cierta. Creo que estamos muy cerca de descubrir c\u00f3mo el cerebro de los primates resuelve el problema de reconocimiento de objetos\u00bb.<\/p>\n
El art\u00edculo se titula \u00abUn mapa del espacio de objetos en la corteza inferotemporal de los primates\u00bb. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
C\u00f3mo la actividad el\u00e9ctrica del cerebro da lugar al rico mundo de la percepci\u00f3n M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Pinglei Bao et al. Un mapa del espacio de objetos en la corteza inferotemporal de primates, Nature (2020). DOI: 10.1038\/s41586-020-2350-5 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Nature <\/p>\n Proporcionado por el Instituto de Tecnolog\u00eda de California Cita<\/strong>: Investigadores descubren el sistema matem\u00e1tico que usa el cerebro para organizar objetos visuales (5 de junio de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https:\/\/medicalxpress.com\/news\/2020-06-mathematical-brain-visual.html Este documento est\u00e1 sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigaci\u00f3n privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona \u00fanicamente con fines informativos.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El cerebro representa objetos visuales a trav\u00e9s de cuatro redes sintonizadas para cuatro cuadrantes del espacio de objetos: caras, cuerpos, objetos puntiagudos y objetos rechonchos. El mismo espacio de objetos se puede descubrir utilizando una red profunda. Cr\u00e9dito: Olivier Wyart Cuando Plat\u00f3n se dispuso a definir lo que hac\u00eda humano a un ser humano, se … Continuar leyendo \u00abInvestigadores descubren el sistema matem\u00e1tico utilizado por el cerebro para organizar objetos visuales\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-30238","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/30238","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=30238"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/30238\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=30238"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=30238"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=30238"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}