Enero 24, 2007
La Jolla, CA – Unos cuantos vistazos son suficientes para percibir un mundo visual fluido y rico en detalles. Pero en lugar de "instantáneas fotográficas", la información sobre el color, la forma y el movimiento de un objeto se separa y se envía a través de células nerviosas o neuronas individuales al centro visual del cerebro. Desde que se descubrieron las neuronas hace más de un siglo, se ha debatido acaloradamente cómo el cerebro vuelve a armar la escena.
Un nuevo diseño experimental permitió a los investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos examinar este proceso, llamado conjunción, cronómetro en mano. Descubrieron que las características individuales de un objeto se unen permanentemente mediante un proceso computacional que lleva tiempo, 1/100 de segundo para ser exactos. Sus hallazgos se informan en la edición del 24 de enero de la Journal of Neuroscience.
A altas frecuencias de presentación, los dos pares de colores posibles se combinaron para formar el mismo color. Imagen cortesía del Dr. John Reynolds, Instituto Salk de Estudios Biológicos.
"La cuestión de cómo el cerebro integra diferentes señales es fundamental para nuestra comprensión del procesamiento sensorial, y se han propuesto una variedad de teorías diferentes", dice Juan Reynolds, Ph.D., profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología de Sistemas que dirigió el estudio. "Nuestro hallazgo de que se requiere una cantidad de tiempo muy pequeña, pero constante, para calcular una conjunción muy simple es importante porque impone límites muy estrictos a la cantidad de tiempo disponible para que funcionen los mecanismos que median en este cálculo".
Para medir el tiempo necesario para la integración, Clara Bodelón, Ph.D., matemática del laboratorio de Reynolds, diseñó minuciosamente pares de imágenes simples (por ejemplo, un patrón de franja vertical roja o un patrón horizontal verde) que, cuando se presentan con suficiente rapidez , se anulan unos a otros y se vuelven invisibles. (Ver figura).
Después de conseguir los últimos ocho monitores de computadora en el mundo que realmente podrían presentar los estímulos lo suficientemente rápido como para exceder los límites de la percepción (los monitores LCD más nuevos no actualizan la pantalla lo suficientemente rápido) y calibrar minuciosamente los monitores para controlar con precisión la actividad de los fotorreceptores individuales. En el ojo, los investigadores de Salk estaban dispuestos a acercarse un poco más a la respuesta a una antigua y muy debatida pregunta: ¿Cómo se comunican las neuronas para dar lugar a nuestra percepción coherente del mundo?
A tasas de presentación muy altas, los estímulos eran literalmente invisibles. Pero cuando Bodelón redujo la velocidad de presentación, los observadores humanos pudieron distinguir la orientación de una imagen. Curiosamente, cuando la velocidad de presentación se redujo aún más, los sujetos de prueba pudieron distinguir el color y la orientación, pero no pudieron decir qué imagen (la vertical u horizontal) era roja o verde. En otras palabras, el cerebro podía "ver" tanto la forma como el color, pero no podía ver cómo se combinaban.
Sólo después de ralentizar aún más la presentación de los estímulos los observadores pudieron informar con precisión el color y la orientación de los objetos individuales, lo que indica que calcular el significado general de toda esta información visual es un proceso que requiere mucho tiempo. Por tanto, las características del estímulo estaban disponibles para la percepción antes de que fueran "unidas". Sin embargo, la vinculación de funciones requirió más tiempo.
"Nadie sabía si era necesario un paso de cálculo independiente para integrar los atributos individuales de los objetos y, en caso afirmativo, cuánto tiempo llevaría", explica Bodelón. "El hecho de que lleve tiempo percibir de forma fiable la combinación de color y orientación indica la existencia de un mecanismo de integración distinto. Ahora podemos empezar a probar diferentes hipótesis sobre la naturaleza de este mecanismo", añade.
"La cuestión de cómo el cerebro sintetiza la información visual es de tremenda importancia desde el punto de vista de la ciencia básica", explica Reynolds y añade que "también tiene importantes implicaciones prácticas para comprender y, en última instancia, tratar los trastornos de la percepción, como la agnosia visual, una condición debilitante en que el paciente no puede "ver" estímulos visuales complejos".
Al medir con precisión este fugaz cómputo visual, Bodelón y sus colegas han dado un primer paso importante para comprender los mecanismos que fallan en los pacientes que padecen este trastorno.
El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.
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