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» » ¿Cómo responde el cerebro ante una colisión inminente?

Las intercepciones rápidas del cerebro que ayudan a navegar por el mundo.
Cuando estás a punto de chocarte con algo y consigues desviarte justo en el último instante, ¿qué es exactamente lo que ocurre en tu cerebro?

Un nuevo estudio del Instituto Neurológico de Montreal y el Hospital The Neuro, de la Universidad McGill, muestran cómo el cerebro procesa la información visual para averiguar si algo se está moviendo hacia ti o cuando estás a punto de colisionar con la cabeza. El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences de EE.UU. (PNAS), proporciona información vital sobre nuestro sentido de la visión y una mayor comprensión del cerebro.

Los investigadores de The Neuro y la Universidad de Maryland, han hecho los cálculos matemáticos de qué neuronas específicas se emplean a fin de informarnos de nuestra distancia de un objeto y las velocidades de las superficies y objetos 3D en movimiento en relación con nosotros mismos. Las neuronas altamente especializadas situadas en la corteza visual del cerebro, en una zona conocida como MST, responden selectivamente a los patrones de movimiento como la expansión, la rotación y la deformación. Sin embargo, los cálculos que subyacen a esta selectividad se desconocían hasta ahora.

Usando modelos matemáticos y sofisticadas técnicas de grabación, los investigadores han descubierto cómo funcionan las neuronas individuales MST. "El área MST es una parte de alto nivel de la corteza visual, en el que puede verse información de aspectos importantes de la visión en los patrones activos de las neuronas individuales. Un clásico ejemplo es la neurona que solamente se activa cuando el sujeto está mirando la imagen de una cara en particular. Este tipo de neurona tiene para recopilar información de otras neuronas que son recolectoras de características más simples, como líneas, colores y texturas, y combinar estas piezas de información de una manera bastante sofisticada", explica el Dr. Christopher Pack, neurocientífico de The Neuro y autor principal. "De forma similar, para detetar el movimiento, las neuronas combinan las entradas de muchas otras neuronas previamente por la ruta visual, a fin de determinar si algo se mueve hacia ti o simplemente pertenece a algo pasado". La ruta visual del cerebro se compone de bloques de construcción. Por ejemplo, las neuronas de la retina responden a los estímulos muy simples, como pequeños puntos de luz. Más adelante en esta ruta visual, las neuronas responden a estímulos más complejos, como líneas rectas, mediante la combinación de entradas con las primeras neuronas. Y más adelante, responden a estímulos más complejos, como combinaciones de líneas (ángulos), que en última instancia conducen a las neuronas que pueden responder o reconocer caras y objetos.

El equipo de investigación descubrió que en el centro de esta sofisticada selectividad neuronal se halla un destacable cálculo muy sencillo: las neuronas del MST parecen ser capaces de realizar una operación de multiplicación sobre sus entradas. Estas entradas proceden de las neuronas de un paso anterior de la ruta visual, en una bien estudiada zona conocida como MT.

En otras palabras, las entradas de las neuronas MT se multiplican con el fin de obtener la salida de las neuronas del MST. Esto viene a ser muy similar a lo que se ha observado en otras áreas del cerebro y en otras especies, y da a entender una estrategia general por el cual el cerebro procesa la información sensorial. "Un aspecto interesante de esta computación es que parece ser casi lo mismo que lo que otros han encontrado en las moscas y los escarabajos, lo que sugiere que la evolución resolvió este problema una vez, por lo menos hace unos pocos cientos de millones de años."

"Hemos desarrollado un nuevo estímulo de movimiento con un patrón de flujo de transformación (por ejemplo, los puntos en una pantalla que son extensas, giran alrededor, círculan a la derecha, se contraen, etc.), y registraron las neuronas del MST para responder a estos estímulos", detalla Patrick Mineault, candidato en The Neuro y primer autor del estudio. "Hemos eludido el tema de la cada vez mayor complejidad de los cálculos a lo largo de las diversas etapas de la ruta visual, mediante la incorporación de los datos conocidos de las neuronas a un paso anterior de la ruta, la zona MT, que es la precede al MST. Como ahora teníamos las medidas de la salida de las neuronas del MST por las grabaciones del estudio, y ya sabíamos de la entrada de las neuronas del MT, podíamos calcular la matemática que vincula estas dos funciones, y que resulta ser una función multiplicativa". Estos modelos matemáticos explican con éxito la selectividad del estímulo de algunas de las neuronas  complejas del movimiento, que son de vital importancia para ayudarnos a navegar por este mundo.


Referencia: EurekAlert.org, 7 febrero 2012, contacto: Anita Kar 
Fuene: McGill University | The Montreal Neurological Institute and Hospital.

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