Las neuronas en el cerebro hacen una sustracción sobre las imágenes y utilizan la diferencia - principal


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Los investigadores asumieron hasta ahora que la información que suministra el sentido de la vista es transmitida casi en su totalidad desde su punto de entrada a las áreas superiores del cerebro, donde se genera la sensación visual. “Por lo tanto, fue una sorpresa descubrir que los volúmenes de datos se reducen considerablemente ya en la corteza visual primaria, el cuello de botella que lleva al cerebro”, dijo el Dr. Dirk Jancke del Institute for Neural Computation en la Ruhr-Universität

“Intuitivamente asumimos que nuestro sistema visual genera un flujo continuo de imágenes, al igual que una cámara de video. Sin embargo, hemos demostrado que la corteza visual suprime la información redundante y ahorra energía mediante el envío, frecuentemente, de diferencias de imagen.”

Sumar o restar: dos estrategias de codificación del cerebro

Los investigadores registraron las respuestas de las neuronas a las secuencias de imágenes naturales, por ejemplo paisajes de vegetación o edificios. Crearon dos versiones de las imágenes: una completa y una en la que habían eliminado sistemáticamente determinados elementos, concretamente los contornos verticales u horizontales. Si el tiempo transcurrido entre las imágenes individuales era corto, es decir, 30 milésimas de segundo, las neuronas representaban la información de la imagen completa. Eso cambió cuando el tiempo transcurrido en las secuencias fue más largo que 100 milisegundos. En ese caso, las neuronas representaron sólo aquellos elementos que eran nuevos o que faltaban, es decir, las diferencias de imagen.

“Cuando analizamos una escena, los ojos realizan mini movimientos muy rápidos con el fin de registrar los detalles finos”, explica Nora Nortmann, estudiante de posgrado en el Instituto de Ciencias Cognitivas de la Universidad de Osnabrück y el grupo de trabajo RUB Optical Imaging. La información respecto a esos detalles es remitida por completo y de inmediato por la corteza visual primaria. “Si, por el contrario, el tiempo que transcurre entre las miradas es más largo, la corteza codifica solamente los aspectos en las imágenes que han cambiado”, continúa Nora Nortmann. Por lo tanto, ciertas secciones de imagen se destacan y los puntos de interés son más fáciles de detectar, especulan los investigadores.

“Nuestro cerebro está observando permanentemente hacia el futuro”

Este estudio ilustra cómo las actividades de las neuronas visuales se ven influidas por los acontecimientos pasados. “Las neuronas acumulan una memoria a corto plazo que incorpora su entrada constante”, explica Dirk Jancke. Sin embargo, si algo cambia abruptamente en la imagen percibida, el cerebro genera un tipo de mensaje de error basado en las últimas imágenes. Esas señales no reflejan la entrada reciente, sino la forma en que la entrada reciente se desvía de lo que se esperaba. Los investigadores han postulado hasta ahora que esta llamada codificación predictiva sólo tiene lugar en las zonas más altas del cerebro. “Hemos demostrado que el principio se aplica a las primeras fases del procesamiento cortical, también”, concluye Jancke. “Nuestro cerebro está mirando de forma permanente el futuro y la comparación de la entrada actual con las expectativas que surgieron a partir de situaciones del pasado.”




Observando la actividad cerebral en el rango de los milisegundos

Con el fin de monitorear la dinámica de las actividades neuronales en el cerebro en el rango de milisegundos, los científicos utilizaron tintes dependientes de voltaje. Esas sustancias emiten fluorescencia cuando las neuronas reciben impulsos eléctricos y se vuelven activas. Gracias a un sistema de cámaras de alta resolución y el subsiguiente análisis asistido por computadora, la actividad neuronal se puede medir sobre una superficie de varios milímetros cuadrados. El resultado es una película temporal y espacialmente precisa de los procesos de transmisión dentro de las redes neuronales del crerebro.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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