Tendencias21
Decodifican el proceso neuronal de la visión de objetos tridimensionales

Decodifican el proceso neuronal de la visión de objetos tridimensionales

Un equipo de investigadores de la Johns Hopkins University de Estados Unidos ha descubierto los patrones de la actividad cerebral que podrían subyacer a nuestra capacidad de ver y comprender la estructura tridimensional de los objetos. Utilizando un algoritmo informático especial, los científicos pudieron determinar qué neurona se activaba ante qué forma concreta en un área específica del cerebro de macacos de la India. Esta región fue la corteza inferotemporal, relacionada con el procesamiento de la información visual y con la formación de nuestra memoria visual. Estos resultados nos acercan más a futuras aplicaciones en el terreno de la visión computacional, a futuros tratamientos destinados a personas con problemas de percepción y a la posibilidad de crear visiones irreales a la carta, que nuestro cerebro interpretaría como verdaderas. Por Yaiza Martínez.

Decodifican el proceso neuronal de la visión de objetos tridimensionales

Un equipo de investigadores de la Johns Hopkins University de Estados Unidos ha descubierto los patrones de la actividad cerebral que podrían subyacer a nuestra capacidad de ver y comprender la estructura tridimensional de los objetos.

Esta habilidad que nosotros poseemos y de la que nos aprovechamos sin darnos cuenta es tan sofisticada, que ni siquiera los más avanzados sistemas de visión computerizada serían capaces jamás de emularla, utilizando cámaras bidimensionales.

Pero, ¿cómo lo hacemos? Según explica la Johns Hopkins University en un comunicado, la investigación realizada sugiere que regiones visuales de alto nivel del cerebro representarían los objetos como configuraciones espaciales formadas por los fragmentos de sus superficies, es decir, que los representarían por partes.

Proceso en mosaico

Así, las neuronas individuales estarían ajustadas para responder a las subestructuras de los fragmentos de las superficies que nuestras retinas perciben. Por ejemplo, un neurona del estudio respondió a la combinación de una protuberancia saliente hacia delante cercana a la parte delantera de un objeto, y a un ahuecamiento ascendente cercano a la parte superior de dicho objeto.

Múltiples neuronas de sensibilidades diversas podrían combinarse como un mosaico tridimensional para decodificar la superficie entera de cualquier cosa que veamos.

Según explicó el director de la investigación, el científico Charles E. Connor, el ser humano es muy consciente de la estructura de los objetos, y esto podría deberse a la brillante representación estructural de la que es capaz nuestro cerebro. Connor es profesor del Zanvyl Krieger Mind-Brain Institute de la Johns Hopkins.

Estudio computacional

En el estudio, Connor y su colaborador, Yukako Yamane, entrenaron a macacos de la India para que mirasen a la pantalla de un ordenador mientras en ésta aparecían imágenes intermitentes de objetos en tres dimensiones.

Al mismo tiempo, se registraron las respuestas eléctricas de las neuronas individulaes de las regiones visuales de alto-nivel del cerebro de los animales. Un algoritmo informático se usó para guiar gradualmente el experimento hacia las formas de objetos que daban lugar a respuestas neuronales más intensas.

Con esta estrategia de seguimiento de evolución de los estímulos, que se combinó con modelos de respuesta lineal/no lineal, los científicos pudieron precisar qué forma tridimensional concreta producía una respuesta también en una célula determinada.

Tal y como explican los autores del estudio en un artículo aparecido en Nature, investigaciones previas de la codificación neuronal para formas complejas se habían centrado en el patrón de las representaciones bidimensionales, dando lugar a un modelo primario de visión de los objetos. Pero la representación de formas tridimensionales requiere de una decodificación más compleja, posible gracias a la computación avanzada.

Decodifican el proceso neuronal de la visión de objetos tridimensionales

Aplicaciones

Con este método, los científicos pudieron caracterizar las respuestas de una región del cerebro de los macacos, la corteza inferotemporal, a las formas tridimensionales.

Esta región del cerebro resulta esencial para el procesamiento de la información visual, y decisiva en lo que respecta a la formación de nuestra memoria visual. La corteza inferotemporal identifica y clasifica en categorías los objetos, para acto seguido mandar esa información a otras regiones del cerebro.

Este logro de los investigadores, unido a otros logros científicos anteriores, tendría implicaciones para el tratamiento de individuos que sufran desórdenes de la percepción, así como para el desarrollo de la visión artificial de los ordenadores.

Connor cree asimismo que comprender los códigos neuronales de la vista podría ayudar a explicar ciertas características de la experiencia visual, como la percepción de la belleza y de su contrario, la fealdad. Según el investigador, sería interesante que los artistas conocieran qué formas y que colores evocan determinadas respuestas en el cerebro.

Así, podrían saber el efecto que tendrán sus creaciones, e incluso desarrollar nuevas técnicas de presentación (de iluminación, colorido y disposición) que realzarían la experiencia estética.

Esta cuestión neuroestética podría resolverse en un proyecto futuro, desarrollado por Connor en colaboración con el Walter Art Museum de Baltimore. En él se estudiaran las respuestas humanas a las esculturas con el mismo algoritmo aplicado en el presente estudio.

Antecedentes

Ya en 2005 hablamos en Tendencias21 de un estudio realizado por el Instituto Tecnológico de Massachussets, también con macacos, que desveló una parte del código de funcionamiento que siguen las neuronas durante la acción de “ver”.

También entonces se empleó un algoritmo informático que permitió describir los patrones de estos procesos, que en realidad se desarrollan en tan sólo unas milésimas de segundo. Los resultados de esta investigación fueron publicados en Science.

Además de las aplicaciones antes mencionadas, conocer a fondo los códigos de la visión tridimensional podría servir en el futuro para crear, por ejemplo, visiones irreales a la carta, que nuestro cerebro interpretaría como verdaderas.

Yaiza Martinez

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Crean bebés digitales para mejorar la atención sanitaria infantil 27 junio, 2024
    Un equipo de investigadores desarrolló modelos informáticos que simulan los procesos metabólicos únicos de cada bebé: los “gemelos digitales” pueden ayudar a comprender mejor las enfermedades metabólicas raras y otros desafíos que enfrentan los bebés humanos durante los primeros 6 meses de vida, que son críticos para su crecimiento posterior.
    Pablo Javier Piacente
  • Los vientos espaciales son similares a los que soplan en la Tierra 27 junio, 2024
    Los científicos han descubierto corrientes en el espacio que reflejan de manera inquietante los vientos que giran cerca de la superficie de la Tierra, lo que sugiere fuerzas ocultas que los conectan. Este nuevo conocimiento podría proporcionarnos una mejor comprensión de los sistemas ambientales que circulan alrededor del globo y mejorar los pronósticos meteorológicos espaciales […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los archivos geológicos anticipan nuestro futuro climático 27 junio, 2024
    Hace 56 millones de años, la erosión del suelo se cuadruplicó en el planeta debido a las fuertes lluvias y las inundaciones de los ríos provocadas por un calentamiento global muy similar al que conocemos hoy.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Ya es posible transmitir el tacto a través de Internet 26 junio, 2024
    Un nuevo estándar para la compresión y transmisión del sentido del tacto mediante Internet sienta las bases para la telecirugía, la teleconducción y nuevas experiencias de juego en línea, entre otras aplicaciones. El flamante estándar HCTI (Haptic Codecs for the Tactile Internet) es para el “tacto digital” lo que son JPEG, MP3 y MPEG para […]
    Pablo Javier Piacente
  • Las primeras muestras de la cara oculta de la Luna ya están en la Tierra 26 junio, 2024
    La cápsula de reingreso de la sonda Chang'e-6 de China, que transporta hasta dos kilogramos de materiales extraídos y perforados de la cuenca más antigua de la Luna ubicada en su lado oscuro, aterrizó este martes 25 de junio en la región de Mongolia Interior y fue rápidamente recuperada, según informó la Administración Nacional del […]
    Pablo Javier Piacente
  • La Tierra tendrá dos soles dentro de 1,3 millones de años y durante 60.000 años 26 junio, 2024
    Dentro de 1,3 millones de años, la Tierra tendrá una especie de segundo sol porque la estrella Gliese 710 se acercará a 1,1 años luz de la Tierra y la veríamos del mismo tamaño que Júpiter. Lo malo es que esa alteración cósmica puede provocar un episodio en nuestro planeta como el que acabó con […]
    Eduardo Martínez de la Fe
  • China descubre grafeno natural en la Luna 25 junio, 2024
    Investigadores chinos han descubierto recientemente grafeno natural de escasas capas por primera vez en la Luna, a partir de las muestras traídas a la Tierra por la sonda Chang'e 5. El hallazgo proporciona nuevos conocimientos sobre las actividades geológicas, la historia evolutiva y las características ambientales de la Luna.
    Pablo Javier Piacente
  • Los incendios forestales extremos se duplicaron en los últimos 20 años en todo el planeta 25 junio, 2024
    Una nueva investigación concluye que la frecuencia e intensidad de los incendios forestales extremos se ha más que duplicado en todo el mundo en las últimas dos décadas, debido al calentamiento global antropogénico y otros factores relacionados. Se trata de la primera ocasión en la cual los científicos pudieron trazar una tendencia global para los […]
    Pablo Javier Piacente
  • Detectado en el Mediterráneo el neutrino más energético del universo 25 junio, 2024
    El neutrino más potente jamás observado ha dejado su huella en las profundidades del Mediterráneo, aunque todavía se desconoce de qué rincón del universo procede. Los neutrinos cosmogénicos son los mensajeros de algunos de los eventos más cataclísmicos del cosmos.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA identifica seis formas diferentes de depresión 24 junio, 2024
    Los científicos han identificado seis formas biológicamente distintas de depresión gracias a la aplicación de la Inteligencia Artificial (IA) en estudios cerebrales. El hallazgo podría explicar por qué algunas personas no responden a los tratamientos tradicionales para la afección, como los antidepresivos y la terapia psicológica.
    Pablo Javier Piacente