Imagina caminar en la sabana africana. De repente, notas un arbusto en movimiento que oscurece parcialmente un gran objeto amarillo. A partir de esta información limitada, debe averiguar si está en peligro y decidir cómo reaccionar. ¿Es un montón de hierba seca? ¿O un león hambriento?

En situaciones como esta, nuestros cerebros deben usar información visual compleja e incierta para tomar decisiones de fracción de segundo. Las inferencias y las decisiones posteriores que tomamos sobre la base de lo que vemos pueden ser la diferencia entre responder adecuadamente a una amenaza y convertirse en la próxima comida de un león.

Tradicionalmente, los neurocientíficos han pensado en el procesamiento de información visual como una cadena de eventos que ocurren uno tras otro, filtrando la señal de entrada (desde los ojos) que cambia en el espacio y el tiempo. Pero más recientemente, comenzamos a pensar que el proceso es mucho más dinámico e interactivo. A medida que el sistema visual intenta resolver la incertidumbre en la información sensorial que recibe, utiliza tanto el conocimiento previo como la evidencia actual para hacer suposiciones informadas sobre lo que está sucediendo.

Sistema visual: mucho más que ojos

Los ojos son, por supuesto, cruciales para la forma en que vemos lo que sucede a nuestro alrededor. Pero la mayor parte del sistema visual humano estudiado intensamente se encuentra dentro del cerebro.

Las retinas en la parte posterior de los ojos contienen fotorreceptores que detectan y responden a la luz del entorno. Estos fotorreceptores, a su vez, activan las neuronas que transmiten información a la corteza visual del cerebro, que se encuentra en la parte posterior de la cabeza. Luego, la corteza visual procesa los datos brutos para que podamos tomar decisiones sobre cómo responder y comportarnos de manera adecuada en función de la información original que nos llega a los ojos.

La corteza visual está organizada en una jerarquía anatómica y funcional. Cada etapa es distinta de todas las demás, tanto en términos de su anatomía microscópica como de su función y fisiología funcionales, es decir, cómo responden las neuronas a diferentes estímulos.

Tradicionalmente, los investigadores pensaban que esta jerarquía filtraba la información en secuencia, etapa por etapa, de abajo hacia arriba. Creían que cada nivel de procesamiento del cerebro visual pasa hacia arriba una forma más refinada de la señal visual que recibe de los niveles inferiores. Por ejemplo, en una etapa de la jerarquía, los bordes de alto contraste se extraen de la escena para formar límites para las formas y los objetos más adelante.

El pensamiento original sostenía que, al final, los niveles más altos de la corteza visual contendrían en su patrón de actividad neuronal una representación significativa del mundo sobre la que podríamos actuar. Pero varios desarrollos más recientes en neurociencia han convertido esta visión en su cabeza.

El mundo, y por lo tanto, el entorno visual, es altamente incierto de momento a momento. Además, sabemos de muchos estudios que la capacidad del cerebro visual es sorprendentemente limitada. El cerebro se basa en procesos tales como atención visual y memoria visual para ayudarlo a hacer un uso eficiente de estos recursos limitados.

Entonces, ¿cómo navega el cerebro con eficacia en un entorno altamente incierto con una cantidad limitada de información? La respuesta es que juega las probabilidades y los riesgos.

Arriesgarse con las mejores estimaciones

El cerebro necesita utilizar entradas limitadas de información ambigua y variable para adivinar con conocimiento de causa lo que está sucediendo en su entorno. Si estas conjeturas son precisas, pueden formar la base de buenas decisiones.

Para hacer esto, el cerebro esencialmente juega en el subconjunto de información que tiene. Basado en una pequeña porción de información sensorial, apuesta por lo que el mundo le está diciendo para obtener el mejor rendimiento en términos conductuales.

Considere el ejemplo del arbusto en movimiento en la sabana. Usted ve un objeto borroso, grande y amarillo oscurecido por el arbusto. ¿Este objeto hizo que el arbusto se moviera? ¿Cuál es la mancha amarilla? ¿Es una amenaza?

Estas preguntas son relevantes para lo que elegimos hacer a continuación en términos de nuestro comportamiento. Usar la información visual limitada (arbusto móvil, objeto amarillo grande) de manera efectiva es conductualmente importante. Si inferimos que el objeto amarillo es realmente un león o algún otro depredador, podemos decidir movernos rápidamente en la dirección opuesta.

La inferencia se puede definir como una conclusión basada tanto en la evidencia como en el razonamiento. En este caso, la inferencia (que es un león) se basa tanto en la evidencia (gran objeto amarillo, arbusto en movimiento) como en el razonamiento (los leones son grandes y están presentes en la sabana). Los neurocientíficos piensan en inferencia probabilística como un cálculo involucrando la combinación de información previa y evidencia actual.

Conexiones cerebrales bidireccionales

La evidencia neuroanatómica y neurofisiológica en las últimas dos décadas ha demostrado que la jerarquía en la corteza visual contiene un gran número de conexiones pasando de menor a mayor y mayor a menor en todos y cada uno de los niveles En lugar de que la información se abra camino a través de un embudo invertido, refinándose a medida que va subiendo más y más, parece que el sistema visual es más una jerarquía interactiva. Al parecer, funciona para resolver la incertidumbre inherente en el mundo a través de un ciclo constante de retroalimentación y retroalimentación. Esto permite combinación de de abajo hacia arriba evidencia actual y de arriba hacia abajo informacion previa en todos los niveles de la jerarquía

La evidencia anatómica y fisiológica que indica un cerebro visual más interconectado se complementa muy bien con experimentos de comportamiento. En una gama de tareas visuales - reconocer objetos, buscando un objeto particular entre objetos irrelevantes y recordando información visual presentada brevemente - los seres humanos actúan de acuerdo con las expectativas generadas a partir de las reglas de la inferencia probabilística. Nuestras predicciones conductuales basadas en la suposición de que la inferencia probabilística subyace a estas capacidades corresponde muy bien a los datos experimentales reales.

Conjeturas informadas, minimizando el error

Los neurocientíficos han sugerido que el cerebro ha evolucionado, a través de la selección natural, para minimizar activamente la disparidad momento a momento entre lo que se percibe y lo que se espera. Minimizar esta discrepancia necesariamente implica usar la inferencia probabalística para predecir aspectos de la información entrante basados ​​en el conocimiento previo del mundo. Los neurocientíficos han llamado a este proceso codificación predictiva.

Gran parte de la información que ha apoyado el enfoque de codificación predictiva ha llegado a través del estudio del sistema visual. Sin embargo, ahora los investigadores son comenzando a generalizar la idea y aplicarlo a otros aspectos del procesamiento de la información en el cerebro. Este enfoque ha dado muchas posibles direcciones futuras para la neurociencia moderna, incluida la comprensión de la relación entre respuestas de bajo nivel de neuronas individuales y dinámicas neuronales de alto nivel (como la actividad grupal registrada en un electroencefalograma o EEG).

Mientras que la idea de que la percepción es un proceso de inferencia es no es nuevo, la neurociencia moderna lo ha revitalizado en los últimos años, y ha cambiado el campo dramáticamente. Además, el enfoque promete aumentar nuestra comprensión del procesamiento de la información no solo para la información visual, sino también para todas las formas de información sensorial, así como para procesos de más alto nivel como la toma de decisiones, la memoria y el pensamiento consciente.

Sobre el Autor

Alex Burmester, Investigador Asociado en Percepción y Memoria, New York University

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.

Libros relacionados

at InnerSelf Market y Amazon