Los mapas sensoriales son áreas del cerebro que responden a la estimulación sensorial y están organizadas espacialmente de acuerdo con alguna característica de la estimulación sensorial. En algunos casos, el mapa sensorial es simplemente una representación topográfica de una superficie sensorial como la piel , la cóclea o la retina.. En otros casos, representa otras propiedades de estímulo resultantes de la computación neuronal y generalmente está ordenado de una manera que refleja la periferia. Un ejemplo es el mapa somatosensorial que es una proyección de la superficie de la piel en el cerebro que organiza el procesamiento de la sensación táctil. Este tipo de mapa somatotópico es el más común, posiblemente porque permite que las áreas físicamente vecinas del cerebro reaccionen a estímulos físicamente similares en la periferia o porque permite un mayor control motor.
La corteza somatosensorial se encuentra adyacente a la corteza motora primaria que está cartografiada de manera similar. Los mapas sensoriales pueden jugar un papel importante para facilitar las respuestas motoras. Otros ejemplos de organización de mapas sensoriales pueden ser que las regiones cerebrales adyacentes estén relacionadas a través de la proximidad de los receptores que procesan como en el mapa de la cóclea en el cerebro, o que características similares se procesan como en el mapa de los detectores de características o el retinotópico mapa, o que los códigos de tiempo se utilizan en la organización como en los mapas del sentido de dirección de un búho a través de la diferencia de tiempo interaural entre oídos. Estos ejemplos existen en contraste con los patrones de procesamiento no mapeados o distribuidos aleatoriamente. Un ejemplo de un sistema de procesamiento sensorial no mapeado es el sistema olfativo donde los olores no relacionados se procesan uno al lado del otro en el bulbo olfatorio. Además del procesamiento mapeado y no mapeado, los estímulos pueden procesarse bajo múltiples mapas como en el sistema visual humano.
Neurobiología
Los mapas sensoriales se crean principalmente dentro de la corteza somatosensorial, también conocida como corteza sensorial. [1] El sistema nervioso central está unido a esta corteza y a todas las demás partes del cuerpo de un organismo. [2] Tanto la corteza somatosensorial como el sistema nervioso central están formados por neuronas que crean asociaciones entre sí para transmitir impulsos eléctricos por todo el cuerpo. [3]
El sistema nervioso central, cuando se da cuenta de varios estímulos sin el cuerpo, envía señales al cerebro. Estas señales son enviadas por diferentes partes del cuerpo, por ejemplo, el sistema auditivo, el sistema que usa el tacto y el sistema visual. [4] Cada sistema produce diferentes mapas sensoriales que están conectados para analizar el entorno de un organismo más a fondo. [5] [2] Para un sistema sensorial existen múltiples mapas que analizan el estímulo. Estos mapas funcionan en conjunto para obtener información espacial, característica y de acción de los alrededores. [4] Un organismo actúa basándose en la información que recibe y que ya tiene. [1] Los científicos especulan que estas conexiones nerviosas han crecido cada vez más a lo largo de la vida de un organismo y también han sido transmitidas genéticamente por generaciones anteriores. [6]
Funciones
Las áreas de procesamiento sensorial mapeadas son un fenómeno complejo y, por lo tanto, deben tener una ventaja adaptativa, ya que es muy poco probable que los fenómenos complejos aparezcan de otra manera. Los mapas sensoriales también son muy antiguos en la historia de la evolución, ya que son casi omnipresentes en todas las especies de animales y se encuentran en casi todos los sistemas sensoriales. La naturaleza dinámica de las neuronas, que recopilan información sensorial para crear estos mapas, permite que diferentes estímulos cambien los mapas creados por otras neuronas sensoriales en el pasado. [5] Además, para un sistema sensorial puede haber varios mapas diferentes trabajando juntos para analizar diferentes aspectos de un estímulo. [4] Algunas ventajas de los mapas sensoriales han sido aclaradas por la exploración científica:
- Adaptación: los mapas se pueden ajustar mediante estímulos fuera de su creación original. Por ejemplo: si se ha elaborado un mapa sensorial mediante estimulación visual, los estímulos auditivos, que expresan información diferente a la vista antes, pueden ajustar el mapa sensorial y hacerlo más preciso en la comprensión del entorno de un organismo. [5] [1] Los mapas sensoriales contienen una característica adaptativa que les permite conectarse con muchas neuronas diferentes y aún así obtener una comprensión del entorno de un organismo. Sin embargo, los mapas sensoriales pueden transmitirse de generación en generación genéticamente. [6]
- Relleno: cuando la estimulación sensorial se organiza en el cerebro en alguna forma de patrón topográfico, entonces el animal podría "rellenar" la información que falta utilizando las regiones vecinas del mapa, ya que normalmente se activarán juntas cuando toda la información esté disponible. regalo. La pérdida de señal de un área se puede completar desde áreas adyacentes del cerebro si esas áreas son para partes de la periferia relacionadas físicamente. [1] Esto es evidente en estudios con animales donde las neuronas que bordean un área cerebral lesionada o dañada (que solía procesar el sentido del tacto en una mano) recuperan el procesamiento de esa región sensorial porque procesan información de áreas adyacentes de la mano. [7]
- Inhibición lateral: La inhibición lateral es un principio organizador, permite el contraste en muchos sistemas desde el visual al somatosensorial. Esto significa que si las áreas adyacentes se inhiben entre sí, la estimulación que activa una región del cerebro puede inhibir simultáneamente las regiones adyacentes del cerebro para crear una resolución más nítida entre los estímulos. Esto es evidente en el sistema visual de los seres humanos, donde se pueden detectar líneas nítidas entre las regiones brillantes y oscuras debido a las células simples que inhiben a sus vecinas.Los estudios muestran que dos tipos diferentes de estímulos pueden enviar señales al sistema nervioso central y el más reciente puede alterar el otro estímulo. La construcción de mapas sensoriales a través de la inhibición sensorial puede verse afectada en gran medida por la sincronización. La actualidad y la repetición entre dos estímulos que están asociados entre sí ajustarán los mapas sensoriales para crear la comprensión más precisa del entorno de una persona. [8] La inhibición lateral también ayuda a discriminar entre dos estímulos diferentes cuando se supone que están combinados. Por ejemplo, dentro de una película o video donde se supone que el sonido y las imágenes están sincronizados. Si el sonido tiene una sincronización diferente a la de las imágenes en la pantalla, la inhibición lateral ayuda a una persona a discriminar entre cuándo el sonido y las imágenes estaban sincronizados y cuándo estaban sincronizados. [8]
- Resumen: la organización también permite que los estímulos relacionados se sumen en la evaluación neuronal de la información sensorial. Se encuentran ejemplos de esto en la suma de entradas táctiles neuronales o entradas visuales con poca luz. [9] en el análisis de datos dentro de las ciencias y corporaciones, porque ejemplifica el orden jerárquico que genera eficiencia. [6]
- Influencia del comportamiento: los mapas sensoriales están asociados con reflejos motores que reaccionan a la información sensorial. [1] [2] En otras palabras, los sistemas sensorial y motor están entrelazados con mapas sensoriales. Las reacciones a los estímulos se basan en un sistema jerárquico que organiza los estímulos más importantes al mínimo. El sistema motor luego reacciona o no reacciona según el nivel de importancia. [2]
Tipos
Mapas topográficos
Estos mapas pueden considerarse como un mapeo de la superficie del cuerpo sobre la estructura del cerebro. Dicho de otra manera, los mapas topográficos están organizados en el sistema neural de una manera que es una proyección de la superficie sensorial dentro del cerebro. Esto significa que la organización en la periferia refleja el orden del procesamiento de la información en el cerebro. Esta organización puede ser somatotópica, [10] como en el sentido táctil del tacto, o tonotópica, [11] como en el oído, y el mapa retinotópico que se presenta en el cerebro a medida que las células se disponen en la retina. Las neuronas de la superficie del cuerpo tienen importancia en nuestro día a día. Hay más neuronas conectadas a las partes de la superficie del cuerpo cuando las funciones de las neuronas son más importantes que otras neuronas en relación con nuestro bienestar. [3]
Las extremidades fantasmas activan mapas sensoriales según los científicos. [3] Debido a que no existe una conexión real entre la extremidad amputada y el resto del cuerpo, se supone que cuando la extremidad se separó del resto del cuerpo, los mapas sensoriales que se crearon antes de la amputación siguen activos y están ser activado sin un estímulo real. [3]
Ejemplos de
- Wilder Penfield [12] descubrió el mapa topográfico original en forma del homúnculo somatosensorial interno . Su trabajo sobre los sistemas neuronales humanos demostró que las áreas del cerebro que procesan las sensaciones táctiles se mapean de la misma manera que el cuerpo. Este mapa sensorial exagera ciertas regiones que tienen muchas células sensoriales periféricas como los labios y las manos, mientras que reduce el espacio relativo para procesar áreas con pocos receptores como la espalda.
- Las células ciliadas del sistema auditivo muestran una organización tonotópica. [13] Esta disposición tonotópica significa que las células se disponen en un rango de frecuencia baja a alta y se procesan en esa misma organización dentro del cerebro.
Mapas computacionales
Estos mapas están organizados íntegramente en el sistema neuronal u organizados de una manera que no está presente en la periferia. La información sensorial para mapas computacionales proviene de estímulos auditivos y visuales. Por lo tanto, cualquier información auditiva o visual que se construya mediante computación neuronal, que es cuando el cerebro relaciona dos o más bits de información para obtener alguna información nueva de ellos, puede combinarse para cambiar el mapa sensorial ya existente para incluir la nueva información. . A menudo, estos mapas implican comparar, como al realizar una resta para obtener un retraso de tiempo, dos estímulos, como información de sonido entrante de diferentes oídos, para producir una nueva y valiosa información sobre esos estímulos, como en dónde se originaron. El proceso que acabamos de describir tiene lugar en el sistema neural del búho muy rápidamente. [5]
Ejemplos de
- El mapa de Jeffres era una teoría de cómo el cerebro podría calcular las diferencias de tiempo interaural (ITD), o diferencias en el tiempo de llegada del estímulo entre los dos oídos. Jeffres era famoso por producir un mecanismo teórico para hacer un mapa de lugar a partir de información de tiempo, esto explicaba cómo algunos animales podían parecer tener un "mapa de búsqueda" de dónde provenía un sonido. El sistema neuronal calcula este ITD en el sistema auditivo del búho y se descubrió que el sistema neuronal real coincide casi exactamente con la teoría del mapa de Jeffres. [14] El mapa de Jeffres muestra cómo se utilizan las señales ITD para determinar la distancia y la dirección en el búho.
- Los detectores de características en un sistema visual son otro ejemplo de mapas computacionales. Ninguna parte del sistema físico de los ojos analiza en realidad características como lo hacen las células simples del cerebro. Este sistema está bien estudiado en ranas. Se sabe que las ranas detectan características específicas "parecidas a gusanos" en su entorno y, controladas por completo por el sistema neural, se abalanzarán sobre ellas incluso si son una serie de cuadrados blancos en una línea que imitan a un gusano básico. [15] Crear ilusiones dentro de nuestros mapas sensoriales es una forma en que los organismos completan información desconocida sobre su entorno. [3]
- También hay una comparación de modulación de frecuencia con modulación de frecuencia en el sistema auditivo de murciélago que se utiliza en la ecolocalización. Esta comparación FM-FM determina el aleteo de su objetivo y se hizo famosa en el trabajo de Suga. [dieciséis]
- Cuando se estudiaron los sistemas motores y sensoriales a través de peces, los científicos descubrieron que podría haber mapas computacionales hechos entre los dos. Los peces cuyo sistema nervioso central estaba inactivo, por un apéndice específico, ajustaron su comportamiento natural anterior. Los científicos creen que la información sensorial a menudo precede a las acciones y decisiones que toman los organismos. Así, cuando existe información adicional proporcionada por estímulos externos, o falta de ella, su comportamiento cambia para adaptarse a un nuevo entorno. [2]
Mapas abstractos
Los mapas abstractos son mapas que también son creados por estímulos externos a un organismo, pero no tienen una superficie por la cual crea un mapa en el cerebro. Están ordenados como mapas topográficos y computacionales, pero sus características son abstractas. Estos tipos de mapas están asociados con la visualización de colores. [6]
Referencias
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enlaces externos
- [1]