Ensayo de artículo: “Invariant visual representation by single neurons in the human brain”

Arturo Ruiz Vargas

Ensayo de artículo: “Invariant visual representation by single neurons in the human brain”

Introducción

En la neurociencia y en las ciencias cognitivas en general, siempre se ha tenido el consenso general de que el cerebro solo puede procesar ideas complejas a través de la activación de grandes complejos neuronales, limitándose las neuronas individuales a la transmisión y procesamiento de un parte insignificante de la información. Esta premisa rara vez ha sido cuestionada, a pesar de que realmente se desconoce como funciona el procesamiento de conceptos o ideas complejas en el cerebro humano.

No obstante, el trabajo realizado por Quian Quiroga y su equipo en este artículo hace cuestionar esta idea, pues en su estudio analizaron un conjunto de neuronas en el Lóbulo Temporal Medio, y encontraron que algunas de estas neuronas se activan individualmente por imágenes diferentes de un mismo individuo u objeto determinado y, en algunos casos, incluso encontraron que estas neuronas eran igualmente activadas por el nombre de la persona u objeto en cuestión. Esto parece significar que puede haber ideas complejas o conceptos grabados en neuronas individuales, lo que de igual manera puede llevar a replantear las teorías de cómo funciona la memoria y el aprendizaje en el cerebro.

Resumen

En el estudio se analizan la respuesta de neuronas del hipocampo, amígdala, corteza entorrinal y giro parahipocampal a imágenes que se mostraron en una pantalla de laptop en 21 sesiones distintas. Los estímulos empleados fueron distintas fotos y dibujos de individuos, animales, objetos y edificios emblemáticos, que se mostraron durante 1 segundo en orden semialeatorio, 6 veces cada imagen.  

En el estudio se analizaron tanto unidades individuales (neuronas) como multi-unidades (grupos de neuronas), 343 y 650 respectivamente, siendo un total de 993 unidades analizadas. Encontrando que 132 unidades (14% del total) mostraron una respuesta significativa a al menos una imagen. En los resultados no se tomaron en cuenta las ocasiones en que la unidad respondió más de un segundo después de que apareció la imagen, es decir, después de que se dejó de mostrar.

Una unidad en particular respondió a todas las imágenes de Jennifer Aniston, a pesar de no responder a las imágenes de otros rostros (famosos y no famosos), ni de objetos, edificios u animales. Mediante una aproximación gráfica se descartó la posibilidad de que todas las respuestas a Jennifer Aniston hayan sido por azar.

Otra unidad respondió selectivamente a fotografías de Halle Berry, incluyendo una foto en la que esta disfrazada de Catwoman, a pesar de mostrarse también imágenes de otras actrices con el mismo disfraz a las que la unidad no respondió. Más aún, respondió también a un dibujo de Halle Berry y a una imagen con su nombre escrito, cabe señalar que no respondió a otras imágenes de dibujos de otras personas ni a imágenes con el nombre de otras personas u objetos.

En 18 de las 21 sesiones de prueba se observó respuesta a cadenas de caracteres con los nombres de los objetos o individuos en cuestión (además de responder a las fotos), el cual es el caso más extremo de representación abstracta. Cabe aclarar que estas respuestas no pueden ser atribuidas a un movimiento o cualquier otro estímulo, pues los tecleos para el cambio de imagen siempre ocurrieron alrededor de un segundo después de que apareciera la imagen y las señales aparecieron en promedio alrededor de 300 ms después que la imagen en cuestión.

Se señala que estas respuestas visuales de alto nivel en estructuras del lóbulo temporal medio, que está asociado con la memoria y consolidación no deben ser sorprendentes, debido a lo siguiente:

1. Las conocidas conexiones anatómicas entre las capas de jerarquía visual más altas de la vía ventral y el lóbulo temporal medio.
2. La (bien caracterizada) reactividad de las capas corticales que alimentan al lóbulo temporal medio con la vista de caras, objetos, o escenas espaciales, y
3. La observación de que cualquier percepción visual que sea recordada posteriormente tendrá que estar representada en el sistema del hipocampo.

Es importante remarcar que no se puede afirmar aún la existencia de neuronas individuales que codifican de manera única perceptos discretos dado que: 1) algunas de estas unidades respondieron a las imágenes de más de un individuo u objeto; 2) la duración de las sesiones de grabación fue limitada; y 3) el hecho de que se descubriera en tan poco tiempo que algunas imágenes conducen las células sugiere que cada célula podría representar más de una clase de imágenes.

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