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Las neuronas predicen y corrigen la información visual antes de que veamos

Nuevo modelo desafía la explicación tradicional del proceso cerebral de la visión


Las neuronas de la corteza visual del cerebro desarrollan continuas predicciones acerca de lo que percibirán, y corrigen suposiciones erróneas a medida que captamos información visual. Esto es lo que ha constatado por vez primera una investigación realizada por un equipo de neurocientíficos de la Universidad de Duke, en la que participaron 16 personas de cuyos cerebros se captaron imágenes con tecnología de exploración de resonancia magnética funcional (fMRI). Los resultados obtenidos, y el modelo de explicación del proceso de cognición visual resultante, desafían el modelo que hasta ahora servía para explicar cómo las neuronas hacen posible que veamos. Por Yaiza Martínez.


Yaiza Martínez
Escritora, periodista, y Directora de Tendencias21. Saber más del autor



Organización simplificada de la retina. Fuente: Wikimedia Commons.
Organización simplificada de la retina. Fuente: Wikimedia Commons.
Las neuronas de la corteza visua del cerebro desarrollan continuas predicciones acerca de lo que percibirán, y corrigen suposiciones erróneas a medida que captan información externa adicional.

Este mecanismo de cognición visual constatado por un equipo de neurocientíficos de la Universidad de Duke, en Estados Unidos, desafía el modelo que hasta ahora servía para explicar el proceso de la visión.

El descubrimiento podría, asimismo, cambiar la forma en que los científicos estudian el cerebro, informa la Universidad de Duke en un comunicado.

Predecir y corregir

Los investigadores señalan que las neuronas, por tanto, predicen y corrigen lo que vemos antes de que lo veamos realmente, siguiendo un modelo de procesamiento de la información visual conocido como “codificación predictiva”.

La complejidad de este nuevo modelo es mayor que la del modelo estándar que se usaba anteriormente para explicar el procesamiento de la visión, y añade a éste una dimensión extra.

Hasta ahora, el proceso de la visión a nivel cerebral se había explicado de la siguiente forma: las neuronas procesan la información que atraviesa la retina a través de una serie de capas jerárquicas.

En este sistema en escala, las neuronas inferiores detectarían en primer lugar las características de los objetos (como las líneas verticales u horizontales que los componen).

Posteriormente, estas neuronas enviarían la información al siguiente nivel de células cerebrales, que identificarían otras características específicas y que suministrarían la imagen emergente a la siguiente capa de neuronas, que finalmente añadirían detalles adicionales.

De esta forma, la imagen en cuestión viajaría a través de una escala neuronal hasta que quedase completamente formada.

Proceso en milisegundos

Sin embargo, las imágenes cerebrales recopiladas por los investigadores de la Universidad de Duke, dirigidos por el profesor de psicología y neurociencia Tobias Egner, han proporcionado “evidencias claras y directas” de que el modelo antiguo de explicación de los procesos neuronales vinculados a la visión es incompleto.

Estas imágenes, de las que los científicos hablan en la publicación especializada Journal of Neuroscience, demuestran que el cerebro predice lo que verá y corrige estas predicciones siguiendo un mecanismo descendente o “top-down”.

Nuevos datos demuestran que la visión es más compleja de lo que se creía. Fuente: Universidad de Duke.s previously thought. | Tobias Egner, Duke University.
Nuevos datos demuestran que la visión es más compleja de lo que se creía. Fuente: Universidad de Duke.s previously thought. | Tobias Egner, Duke University.
Según los investigadores, en el procesamiento neuronal de la información visual, las neuronas situadas en cada nivel forman y envían predicciones acerca del contexto sensitivo, al siguiente nivel inferior de neuronas.

Estas predicciones son comparadas con los datos sensoriales entrantes. Cualquier incongruencia, o error de predicción, entre lo que las neuronas “esperaban” ver y lo que se observa realmente hace que se envíe una señal en dirección ascendente, dentro de la escala neuronal.

Entonces, cada capa de neuronas ajusta de nuevo su percepción de la imagen, con el fin de eliminar el error de predicción y enviar la información correcta de nuevo hacia abajo en la escala neuronal.

Una vez que la predicción de error es eliminada, “la corteza visual ha asignado su mejor interpretación de lo que es un objeto, y la persona ve realmente dicho objeto”, afirma Egner. El científico añade que todo este proceso se produce inconscientemente, en tan sólo unos milisegundos.

Medición de la respuesta neuronal

Egner y sus colaboradores querían capturar todo el proceso casi al mismo tiempo que ocurría. Para ello, usaron una técnica conocida como exploración de resonancia magnética funcional (fMRI), que permite mostrar en imágenes las regiones cerebrales que ejecutan una tarea determinada.

En este caso, los investigadores se centraron en un área del cerebro conocida como área fusiforme para la cara (FFA por sus siglas en inglés), que se sabe está relacionada con la identificación de rostros.

Los científicos registraron los cerebros de 16 sujetos en total, cuando éstos observaban rostros o caballos situados en recuadros de diferentes colores. La diferencia de colores permitía predecir la probabilidad de que la imagen fuera de un caballo o de una cara.

A los participantes en el estudio se les pidió que apretaran un botón cuando vieran una imagen invertida de una cara o de un caballo, pero los científicos en realidad estaban midiendo otra cosa.

Con los cambios en la combinación de los colores de los marcos de las caras o de los caballos, controlaron y midieron los procesos neuronales de la FFA, distinguiendo de esta forma las respuestas a los estímulos, las anticipaciones y los errores de procesamiento de las células de esta región.

Primera prueba empírica

Utilizando modelos computacionales, los científicos analizaron los datos obtenidos, y pudieron demostrar que los patrones de activación neuronal registrados sólo pueden explicarse por una contribución compartida desde la expectación facial y el error de predicción.

El presente estudio respalda una “perspectiva muy diferente” acerca de cómo funciona el sistema visual.

Según Egner, los especialistas han estado desarrollando durante los últimos 30 años el modelo de cognición predictiva para la visión, pero ningún estudio previo lo había podido probar empíricamente. Para el científico: “este trabajo propiciará un cambio en la concepción del funcionamiento de la visión”.


Sábado, 11 de Diciembre 2010
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Nota



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1.Publicado por Alejandro Álvarez Silva el 11/12/2010 12:47
En relación al tema sugiero el artículo "La conciencia como propiedad intrínseca" en el Blog Simbiotica. Saludos:
Alejandro Álvarez

2.Publicado por Juan C. Hucul L. el 11/12/2010 19:40
Estamos, somos, mucho más capaces, preparados, de lo que imaginamos

3.Publicado por JUAN LUIS el 12/12/2010 01:54
Muy muy interesante , entonces si esta fase de corrección fallase , la persona diria que esta viendo cosas que no son cuando mira algo ,nooo?

por eso aquello de que uno en una forma rara uno ve una cosa y otros otras .
y la prueba de los sipcologos en la que enseñan esas cartulinas cons manchas hay uno puedo procesar según como este y puede ser efectiva...noo?

saludos

4.Publicado por Antonio Castro el 12/12/2010 13:03
Entonces los ojos son dispositivos periféricos inteligentes. Parece que la técnica descubre sistemas que ya fueron inventados por los seres vivos. Imitar la naturaleza continua siendo una fuente de conocimiento.

5.Publicado por Cachi Quaglia el 12/12/2010 23:57
Estos señores creen que observar las concomitancias fisiológicas del pisquismo es explicar algo.

No sólo la vista, sino todos los sentidos que poseemos, no son pasivos, sino que están en actividad permanente, barriendo la franja de percepción que les corresponde, detectando el estímulo por modificación de la franja barrida.
Por su vez, los sentidos están relacionados en estructura con la conciencia y la memoria, que colocan sus contenidos "grabados" anteriormente, colocándonos no frente a una "copia" del objeto percibido, sino a una estructura de percepción.

Es por este funcionamiento del psiquismo que podemos hablar de "predicciones o correcciones".
En las neuronas, por su vez, se producen concomitancias, o sea, fenómenos simultaneos... Muy diferente a esa vieja historia de "causa y efecto".

Sobre este tema, recomiendo el libro "Apuntes de Psicología", de Silo, que puede encontrarse en www.silo.net

6.Publicado por alberto rodríguez-sedano el 14/12/2010 11:01
Cachi Quaglia, dice usted “los sentidos están relacionados en estructura con la conciencia y la memoria, que colocan sus contenidos "grabados" anteriormente, colocándonos no frente a una "copia" del objeto percibido, sino a una estructura de percepción”. Estoy de acuerdo en que la psicología es creativa, y su acción no se debe ver desde una perspectiva pasiva. La experiencia se interpreta desde la forma que se dirige a ésta (la conciencia es una experiencia necesariamente incierta), y así la vista de ciertos objetos tiene una predisposición motora (vg. si nos invitan a tomar café y nos ofrecen una taza, cogemos la taza como la acción preferente dada una expectativa). Ahora bien, el esquema de causa y efecto es una necesidad estructural de la psique porque esa concomitancia que dice usted hace posible una estructura que actúa simultáneamente desde la expectativa causal. Es, digámoslo así, algo que se espera segundamente, pues es, asimismo, causado por otro algo que le es primero; su primeridad, ser primero en una ordenación lógica, es el equema mayor del que depende en la totalidad que define la experiencia. Puede haber otras formas de la experiencia, pero la psique se relaciona máximamente con la forma causal. La psique, de este modo, depende no sólo del organismo sino de la exterioridad que la conforma (vg. el espacio no es igual si uno está en silla de ruedas que si goza de agilidad para moverse “libremente”).

7.Publicado por Cachi Quaglia el 14/12/2010 16:30
Amigo Alberto: No se si la "Psicología es creativa", ni si el psiquismo lo es. Tampoco se cual linea de la Psicología Ud. conoce y estudia. (Debe Ud. saber que hay varias). Lo que puedo decirle es que existe una estructura psicofísica, cuyos componenentes, lo psíquico y lo fisiológico (o neurológico), no mantienen una relación causalística, sino concomitante, lo que no niega que el psiquismo tiene un asiento físico material.
La conciencia no es una "experiencia incierta" como Ud. afirma. La conciencia es una función intencional del psiquismo, estructuralmente vinculada a la memoria y al aparato de los sentidos.En este sentido, la conciencia lanza actos en busca de objetos para impletarse en estructrura. Puede encontrarlos, o no; pero no hay objetos posibles antes de la poibilidad de estructura. Es como si le dijera que la conciencia es el acto del mundo y el mundo es el objeto de la conciencia. Ud. podría decir que hay mundo sin necesidad de la conciencia y otros podrían decir que hay conciencia sin necesidad del mundo, no?...Lo que llevaría a la superada discusión entre el materialismo y el idealismo extremos, superada en el campo de la Psicología, desde Franz Brentano y los posteriores aportes de Hu sserl, Sartre y Heidegeer. En este sentido, el "organismo" aforma parte del mundo para la psique y sin duda que existe una interdempendencia entre ambos
En todo caso, en mi anterior aporte, quise dejar claro que lo que en la nota comentada llaman ""predicciones y correcciones de las neuronas visuales", debe ser comprendido como la actividad intencional de la conciencia en su busqueda de objetos para completarse, lo que permite decir que la conciencia infiere más de lo que percibe. Esto tiene explicaciones y descripciones muy profundas y observables (para los interesados de verdad en estos temas) en ese libro que recomendé: "Apuntes de Psicología", del pensador " Silo y que puede encontrarse en la página WEB: www.silo.net

8.Publicado por alberto rodríguez-sedano el 15/12/2010 13:09
Cachi Quaglia, la psicología es creativa puesto que no se reduce a su actualidad, a lo que es sí misma en el discurso de su identidad temporal; no discurre hacia sí misma como su estructura propia y monadológica.

Como usted podrá ver, el espacio de la mente problematiza la concomitancia, y su identidad es totalizada desde una forma superior a la mente que la concibe. Va de sí a una alteridad preferente. Y la incertidumbre, en este sentido, es una cuestión de coherencia discursiva). Se trata, pues, de una psique formalizada fenomenológicamente. Empero, su fenomenología no pertenece a la escuela tradicionalmente fenomenológica. Usted ha citado en este sentido a Brentano, Husserl, Heidegger o Sartre, pero yo refiero con preferencia a Descartes, Kant o Peirce. Dada esta óptica, lo que sea la percepción no se puede poner aparte de la unidad a partir de la que esa percepción se da.

El esquema perceptivo de mayor densidad, su preferencia, no es la percepción misma, la mónada (monismo) sino su exterioridad. La percepción es una aproximación incierta con un camino preferente enraizado, no obstante, en lo que la define. Su apriorismo es, justamente, consecuencia de la repetición que define su expectativa.

El problema, si usted lo prefiere ver así, estribaría en si puede contar con la identidad psico-neural para lo que no entra en dicha identidad.

9.Publicado por Cachi Quaglia el 15/12/2010 16:52
Ok Alberto, como le parezca. Vuelvo a recomendarle la lectura de ese libro que le mencioné y otro (Psicologia de la imagen) que encontrará en "contribuciones al pensamiento" en el mismo site www.silo.net Reciba u n cordial abrazo.

10.Publicado por alberto rodríguez-sedano el 16/12/2010 13:23
Cachi Quaglia, le agradezco sus respuestas y el enlace que facilita. He leído algunas partes del escrito. Mi perspectiva fenomenológica tiene poco que ver con la que Silos refiere. Por poner un ejemplo filosóficamente relevante y muy explicativo, el pensamiento de Descartes no sólo es importante para enraizar históricamente la fenomenología, pues una nueva interpretación de Descartes es una crítica a un importante sentido de la fenomenología como ciencia del contenido de la mente; la identidad mental no se da por medio del espíritu sino por medio de la forma de su expectativa más próxima y preferente (vg. el sentido teleológico de los sentidos como formas para una experiencia continuamente repetida).

Podemos ir de Descartes a Kant y Peirce dejando de lado especulaciones con filosofías del espíritu y de historias propias que son, a su vez, especulativas. Por mucho interés que la fenomenología tenga, y no seré yo quien niegue su importancia para la reflexión filosófica de raíz, es una actualización, de hace más de un siglo, de prejuicios filosóficos sobre la libertad para decidir sobre qué hacer filosofía.

El sentido racional de una ciencia primera era el primer grado del conocimiento en su identidad temporal con lo pensado; es el sentido racional de aprioriedad al que refiero con expectativa objetiva.

Descartes pone la fenomenología en la mente como la unidad referencia, lo que hace posible referirse a algo, la mente que concibe universalmente objetos de pensamiento; la ciencia se hace a partir de la mente que la piensa, y se hace razón de sí misma a partir de sí misma, un noúmeno incierto en la identidad de su representación psicológica. Recordemos a este propósito que la modernidad filosófica de Descartes consiste en la razón que hace posible una nueva metafísica racional. Anteriormente sólo era la cuestión de la trascendencia de Dios (teología). El pensamiento del hombre no era ni podía ser independiente de Dios. A partir de Descartes la filosofía podía y debía ser ciencia primera, una ciencia de razón y como razón. Hegel, el verdadero arquitecto de la fenomenología, corrompió hasta la médula el sentido de razón al que nos referimos. Su razón a priori no es sí misma sino la racionalización de su discurso (ideas claras y distintas, según Descartes, quien puso un principio universal de razón; e ideas sintéticas a priori, según Kant, quien hizo de la razón una racionalización de la experiencia o, dicho de otro modo, una base filosófica para la ciencia empírica)

Descartes concibió la ciencia primera, la ciencia del pensamiento sobre el pensamiento, como una especie de ontología mental, tal y como la podría haber llamado Aristóteles. Conviene recordar que para Aristóteles la metafísica era el estudio del ser en tanto que ser, el ser en tanto era posible como identidad con lo pensado.

De la contradicción de lo pensado con lo que fuere surge una necesidad formal de objetividad (realidad en sí) sin la que caeríamos en una falta de sentido infinitamente repetida (circular). Los errores que reparase la dialéctica del pensamiento o su origen irracional en los sentidos siempre arrastrarían un límite discursivo a los que la razón por sí no puede dar solución si no es con un límite formal discursivamente contradictorio con su experiencia, el cabal sentido falibilista del falsacionismo. Así pues, la cuestión de la percepción, vista como la filosofía de la historia que presupone la percepción, es una forma de la experiencia que la percepción anticipa como su identidad temporal preferente.

La independencia lógica del pensamiento, y no la materia extensa que pensaba, era de la mente y las condiciones trascendentales de ésta. Los problemas ontológicos del dualismo son preferencias de un sentido epistemológico incierto en la representación subjetiva, donde la psicología no puede reducirse a la ontología del cerebro; su predisposición es externa al cerebro y la identidad psico–neural no puede explicar lo que no es ella misma.

Los problemas de fondo de la fenomenología, de la psique lógica enfrentada con su experiencia, deben ser ampliados desde una síntesis preferente de la experiencia, la que hace de forma mayor en su continuo.

No querría dar por finalizado mi apunte sin comentar algo que me ha llamado la atención de su comentario. ¿Es su concomitancia una razón fisiológica por la que habla de una memoria de lo sentidos sin atender a la interioridad que determina la predisposición de éstos?. No es una memoria, un lastre de un psiquismo intolerablemente ingenuo (por usa los términos del escrito al que usted remite), sino la expectativa del contenido que define el objeto de la intencionalidad. Miramos y vemos porque esperamos ver algo).

Reciba un cordial saludo

11.Publicado por Cachi Quaglia el 16/12/2010 16:52
Adiós Sr. Alberto. Mis felicitaciones por su deseo de entender. No desista y un abrazo.

12.Publicado por VJoe el 17/12/2010 19:33
El libro 'Sobre la inteligencia ' de Jeff Hawkins y Sandra Blakeslee (2004/5) desarrolla este tema. Es bastante técnico en algunas partes. Pero lo considero muy interesante!

Buen día a todos.

13.Publicado por José Luis el 12/01/2011 03:14
¿cómo calza todo eso, con el ojo rotado de la salamandra ( de Humberto Maturana)? A la Salamandra se le rotó 180º su ojo y se le dejó vivir sólo con ese ojo descubierto (el otro ojo tapado). Para alimentarla se hacían pasar insectos volando por arriba, y la Salamandrá lanzaba su lengua al revés con 180º de error. La pobre Salamandra "Nunca Aprendió" a corregir su puntería, así que murió de hambre.

Eso significa que el Ojo "Nunca Ve" lo que sucede más allá de la piel ( nunca vió la punta de su lengua pasar lejos del insecto, nunca supo que debía corregir su puntería, sólo sintió que su lengua no le trajo comida).

El sistema nervioso humano es básicamente igual al de la Salamandra. Sólo las vibraciones que ocurren en nuestra frontera corporal (nuestros tejidos sensoriales) nos permiten suponer que algo sucede en el mundo Exterior. A partir de ahí es nuestra estructura interna la que "sabe que hacer" frente a cada tipo de vibración (o lanzar la lengua, o dar un salto y salir arrancando).

Millones de respuestas orgánicas eficaces para atender cada vibración que ocurra en nuestra piel, ya están programadas en nuestro sistema nervioso como consecuencia evolutiva, por eso, aunque no veamos lo que hay más allá de nuestra piel, logramos ser eficaces en nuestro medio ambiente (nacemos con un sistema nervioso eficaz para el medio ambiente en que nacemos). Y todo lo demás es Cultural. Es nuestro cerebro cultural el que nos entretiene interpretando un Mundo de cosas con nombres y apelidos.(nuestra mamá y papá y profesores, que nos enseñaron a repetir sonidos para coordinar nuestras acciones )




14.Publicado por luis el 14/01/2011 17:19
eso es porque el cerebro ve lo que cree que ve , y no lo que ve realmente.

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