Febrero 1, 2006
La Jolla, CA – Por primera vez, los científicos han vislumbrado el cerebro mientras predecía la ubicación futura de un objeto en movimiento rápido en tiempo real.
La visión parece tan sencilla: abrimos los ojos y dejamos que el mundo fluya. Pero no 'vemos' con nuestros ojos, en realidad 'vemos' con nuestros cerebros, y lleva tiempo que el mundo llegue allí. Desde el momento en que la luz llega a la retina hasta que la señal llega a la vía del cerebro que procesa la información visual, han pasado al menos 70 milisegundos. ¡Durante este tiempo, una pelota de béisbol que registra una velocidad de 85 mph bastante pobre ya ha recorrido 10 pies! Para que el jugador golpee la pelota, a pesar de la experiencia, su cerebro tiene que compensar el retraso.
“Nuestro cerebro es un dispositivo de cómputo que toma tiempo para computar”, dice Juan Reynolds, Ph.D., neurobiólogo del Instituto Salk de Estudios Biológicos que dirigió el estudio que se informa en la edición actual de la revista Neuron. “Si estás mirando una pintura, no importa que estés experimentando eventos que ocurrieron hace una fracción de segundo. En el mundo real, a menudo tienes que interactuar con objetos en movimiento y luego debes compensar este retraso”, explica.
Y eso es exactamente lo que hace el cerebro, concluyeron los científicos de Salk cuando registraron la actividad de las células cerebrales individuales en la corteza visual mientras se activaban en respuesta a un objeto en movimiento que cambió brevemente de color en la pantalla de una computadora.
El sistema visual se compone de un conjunto de mapas interconectados que representan el espacio visible que nos rodea, al igual que los mapas convencionales reflejan áreas geográficas. Cualquier actividad de las células cerebrales dentro de estos mapas refleja la ubicación de un estímulo visual, como una bola rápida a punto de salir de la mano de un lanzador en el mundo real. Pero cuando la señal aparece en los mapas visuales del cerebro del bateador, la pelota de béisbol ya ha recorrido una sexta parte de la distancia entre el montículo del lanzador y el plato.
Si bien se sabía por estudios anteriores que el sistema visual tenía un mecanismo que cambia la ubicación percibida de un objeto en movimiento desde donde estaba cuando lo 'vimos' a donde probablemente estaría cuando el cerebro terminara de procesar el información entrante, no estaba claro cómo el cerebro logró esta hazaña.
“Hemos encontrado evidencia de que al menos uno de estos mapas se distorsiona de la manera en que se necesitaría para dar cuenta del cambio de percepción”, explica la estudiante graduada del Instituto Salk, Kristy A. Sundberg, la primera autora del estudio. "Esta distorsión del mapa puede ser parte del mecanismo que usa el cerebro para cambiar la ubicación percibida del estímulo en movimiento a lo largo de su trayectoria de movimiento, para compensar el retraso computacional del cerebro".
Para descubrir cómo el cerebro compensa el retraso de la computación, los investigadores aprovecharon una ilusión óptica conocida como efecto 'flash-jump'. haga clic aquí para una breve demostración.
En la versión ligeramente modificada que los científicos usaron para sus experimentos, un estímulo parpadeante se mueve por la pantalla y cambia brevemente de color mientras continúa su viaje. Cuando se les pregunta dónde ocurrió el cambio de color en relación con un símbolo fijo en la pantalla de la computadora, la mayoría de las personas no pueden identificar la ubicación correcta, sino que informan que "vieron" el cambio de color como algo más avanzado en su trayectoria.
Sundberg y sus colegas registraron las respuestas neuronales en un área que se encuentra a medio camino del camino que procesa la información visual en el cerebro. Con la secuencia de estímulo moviéndose de izquierda a derecha, primero mapearon el área exacta en la pantalla de la computadora donde un cambio de color provocaría una respuesta en una célula cerebral en esta área. Luego hicieron la misma medida cuando el estímulo se movió en la dirección opuesta.
Si la celda simplemente codificara la ubicación física del cambio de color, la respuesta sería la misma porque el cambio de color ocurrió exactamente en la misma ubicación física. “Pero lo que encontramos en cambio fue un perfil cambiado”, informa Sundberg.
“Es como si la célula se extendiera para interceptar el estímulo en movimiento. Como resultado de este cambio, percibimos el cambio de color más adelante en la trayectoria del movimiento, lo que ayuda a compensar los retrasos en el procesamiento”, explica Reynolds, profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología de Sistemas.
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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