La sintonización neuronal se refiere a la propiedad hipotética de las células cerebrales mediante la cual representan selectivamente un tipo particular de información sensorial, de asociación, motora o cognitiva. Se ha planteado la hipótesis de que algunas respuestas neuronales se sintonizan de manera óptima con patrones específicos a través de la experiencia. [1] La sintonización neuronal puede ser fuerte y aguda, como se observa en la corteza visual primaria (área V1) (pero ver Carandini et al 2005 [2] ), o débil y amplia, como se observa en conjuntos neuronales. Se plantea la hipótesis de que las neuronas individuales se sintonizan simultáneamente con varias modalidades, como visual, auditiva y olfativa. A menudo se plantea la hipótesis de que las neuronas sintonizadas con diferentes señales integran información de las diferentes fuentes. En los modelos computacionales llamados redes neuronales , dicha integración es el principal principio de funcionamiento. Los mejores ejemplos de sintonía neuronal se pueden ver en los sistemas visual, auditivo, olfativo, somatosensorial y de memoria, aunque debido al pequeño número de estímulos probados, la generalidad de las afirmaciones de sintonía neuronal sigue siendo una cuestión abierta.
Sistema visualmente ajustado
Los modelos de sintonización neuronal aceptados sugieren que las neuronas responden en diferentes grados según la similitud entre el estímulo óptimo de la neurona y el estímulo dado. [3] (Teller (1984), sin embargo, ha desafiado la visión del "detector" de las neuronas por motivos lógicos) [4] La primera evidencia importante de sintonía neuronal en el sistema visual fue proporcionada por Hubel y Wiesel en 1959. [5] Descubrieron que las rendijas de luz orientadas eran los estímulos más efectivos (de un conjunto muy pequeño probado) para las neuronas de " células simples " de la corteza estriada . [6] Otras neuronas, " células complejas " , respondieron mejor a líneas de cierta orientación moviéndose en una dirección específica. [5] En general, se encontró que las neuronas V1 estaban sintonizadas selectivamente a ciertas orientaciones, tamaños, posiciones y formas. [5] Hubel y Wiesel ganaron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1981 por sus descubrimientos sobre el procesamiento de información en el sistema visual. [7] (Más recientemente, Carandini et al (2005) han señalado que la distinción entre "simple" y las celdas "complejas" pueden no ser válidas, observando que "las celdas simples y complejas pueden no formar una dicotomía en absoluto". [2] )
Si bien estas células simples en V1 responden a barras orientadas a través de pequeños campos receptivos , el estímulo visual óptimo se vuelve cada vez más complejo a medida que uno se mueve hacia la parte anterior del cerebro. [8] Las neuronas en el área V4 se sintonizan selectivamente a diferentes longitudes de onda, matices y saturaciones de color. [9] El temporal medio o área V5 está específicamente sintonizado con la velocidad y dirección de los estímulos en movimiento. [9] En el vértice de la corriente ventral llamada corteza inferotemporal , las neuronas se sintonizaron con estímulos complejos, como las caras. [8] La sintonía específica de las neuronas intermedias en la corriente ventral es menos clara, porque el rango de variedad de formas que se puede utilizar para el sondeo es casi infinito. [10]
En la parte anterior de la corriente ventral , varias regiones parecen estar sintonizadas selectivamente para identificar partes del cuerpo ( área corporal extraestriada ), caras ( área facial fusiforme ) (según un artículo reciente de Adamson y Troiani (2018) regiones de la cara fusiforme área responden igualmente a "comida"), [11] cuerpos en movimiento ( surco temporal superior posterior ), o incluso escenas ( área de lugar parahipocampal ). [9] El ajuste neuronal en estas áreas requiere una discriminación fina entre patrones complejos en cada categoría relevante para el reconocimiento de objetos . [10] Hallazgos recientes sugieren que esta fina discriminación es una función de la experiencia y el nivel individual de categorización con estímulos. Específicamente, Gauthier et al (2001) han trabajado para mostrar la activación del área fusiforme de la cara (FFA) para aves en expertos en aves y automóviles en expertos en automóviles en comparación con los estímulos opuestos. [12] Gauthier et al (2002) también utilizaron una nueva clase de objetos llamados Greebles y entrenaron a las personas para reconocerlos a niveles individuales. [13] Después del entrenamiento, el FFA fue ajustado para distinguir entre esta clase de objetos y rostros. [13] Curran et al (2002) entrenaron de manera similar a personas en una clase menos estructurada de objetos llamados "manchas" y mostraron activación selectiva de FFA para ellos. [14] En general, las neuronas pueden sintonizarse selectivamente para discriminar entre ciertos conjuntos de estímulos que se experimentan regularmente en el mundo.
Sintonización de otros sistemas
Las neuronas de otros sistemas también se sintonizan selectivamente con los estímulos. En el sistema auditivo , diferentes neuronas pueden responder selectivamente a la frecuencia (tono), amplitud (volumen) y / o complejidad (singularidad) de los sonidos. [9] En el sistema olfativo , las neuronas pueden estar sintonizadas con ciertos tipos de olores. [9] En el sistema gustativo , diferentes neuronas pueden responder selectivamente a diferentes componentes de los alimentos: dulce, ácido, salado y amargo. [9] En el sistema somatosensorial , las neuronas pueden sintonizarse selectivamente con diferentes tipos de presión, temperatura, posición corporal y dolor. [9] Esta sintonía en el sistema somatosensorial también proporciona retroalimentación al sistema motor para que pueda sintonizar selectivamente las neuronas para responder de maneras específicas a determinados estímulos. [9] Por último, la codificación y el almacenamiento de información en la memoria tanto a corto como a largo plazo requiere la sintonización de las neuronas de formas complejas para que la información pueda recuperarse más tarde. [9]
Referencias
- ^ Sakai, Kuniyoshi; Miyashita, Yasushi. Sintonización neuronal con formas complejas aprendidas en la visión. NeuroReport 1994, 5: 829-832.
- ^ a b Matteo Carandini, Jonathan B. Demb, Valerio Mante, David J. Tolhurst, Yang Dan, Bruno A. Olshausen, Jack L. Gallant y Nicole C. Rust. ¿Sabemos lo que hace el sistema visual temprano? Revista de neurociencia 25: 10577-10597.
- ^ Grill-Spector, Kalanit; Witthoft, Nathan. Deos the Bairn No Raed Ervey Lteter de Istlef, sino ¿Wrod como Wlohe? Neuron 2009, 62: 161-162.
- ^ Cajero. Vinculación de proposiciones. Vision Research 1984 , 24: 1233-2346.
- ^ a b c Hubel, DH; Wiesel, TN Campos receptivos de neuronas individuales en la corteza estriada del gato. J. Physiol. 1959, 148: 574-591.
- ^ Wurtz, Robert H. Contando el impacto de Hubel y Wiesel. J. Physiol. 2009, 587: 2817-2823.
- ^ www.nobelprize.org
- ↑ a b Riesenhuber, Maximilian; Poggio, Tomaso. Mecanismos neuronales de reconocimiento de objetos. Current Opinion in Neurobiology 2002, 12: 162-168.
- ^ a b c d e f g h i Kolb, B .; Whishaw, Fundamentos de IQ en Neuropsicología Humana (2003). Nueva York, NY: Worth Publishers.
- ^ a b Sakai, K .; Naya, Y .; Miyashita, Y. Sintonización neuronal y mecanismos asociativos en la representación de formas. Aprendizaje y memoria 1994, 1: 83-105.
- ^ Adamson y Troiani. Activación fusiforme distintiva y superpuesta en rostros y alimentos. Neuroimagen 2018, 174: 393-406
- ^ Gauthier, I .; Skudlarski, P .; Gore, JC; Anderson, AW Expertise for cars and birds recluta áreas del cerebro involucradas en el reconocimiento facial. Nat. Neurosci. 2001, 3: 191-197.
- ^ a b Gauthier, I .; Tarr, MJ Desentrañar los mecanismos para el reconocimiento experto de objetos: unir la actividad y el comportamiento del cerebro. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance 2002, 28 (2): 431-446.
- ^ Curran, I .; Tanaka, J .; Weiskopf, D. Una comparación electrofisiológica de la categorización visual y la memoria de reconocimiento. Neurociencia cognitiva, afectiva y conductual 2002, 18 (2): 1-18.