El cerebro humano funciona de maneras misteriosas, especialmente cuando se trata de procesar lo que vemos con nuestros ojos. A veces, las cosas simplemente hacen “clic” en el cerebro. Los acertijos visuales que quizás te hayan dejado perplejo antes de repente se vuelven claros como el día. Pero, ¿qué está pasando dentro de nuestras cabezas para hacer posible esta revelación?
Un nuevo estudio publicado en Nature Communications ha descubierto lo que sucede en el cerebro cuando una persona tiene un momento de iluminación después de ver algo que cambia su percepción visual. Los investigadores descubrieron que esta experiencia, lo que llaman “aprendizaje perceptual de un solo disparo”, ocurre en la corteza visual de alto nivel. Esta parte del cerebro almacena imágenes pasadas, o “anteriores”, a las que se puede acceder para reconocer una imagen que antes era difícil de comprender.
“Este estudio arrojó una teoría directamente comprobable sobre cómo actúan los antecedentes durante las alucinaciones, y ahora estamos investigando los mecanismos cerebrales relacionados en pacientes con trastornos neurológicos para revelar qué va mal”, dijo en un comunicado el coautor principal del estudio Biyu He, profesor asociado de neurología, neurociencia y radiología en la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York.
Dar sentido a las imágenes de Mooney
En ocasiones, los seres humanos se someten a pruebas visuales complicadas, como imágenes que no tienen ningún sentido a primera vista. Imagínese, por ejemplo, que le digan que identifique el contenido de una imagen borrosa en blanco y negro que no parece más que un revoltijo de manchas no identificables. Lo más probable es que le resulte difícil encontrar una respuesta sobre lo que se muestra.
Pero luego, la misma imagen se restaura con mayor calidad y revela un perro dálmata. De repente, te golpea un “momento ajá”. Ahora que sabes lo que muestra la imagen original, cada vez que veas la versión distorsionada en un futuro cercano, sabrás sin dudarlo que es un dálmata. Esto es lo que sucede cuando te examinan con “imágenes Mooney” distorsionadas, que se utilizan comúnmente como pruebas cognitivas.
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Almacenamiento de imágenes en el cerebro
Las pruebas con imágenes de Mooney, como el ejemplo del dálmata, muestran cómo los humanos pueden comprender imágenes confusas en el contexto adecuado. Esta capacidad se remonta a la época de nuestros antepasados, que necesitaban reconocer y evitar amenazas a través de la percepción visual.
Anteriormente, los científicos pensaban que este rápido proceso era facilitado por el hipocampo, un componente crucial de nuestro cerebro que desempeña un papel en el aprendizaje y la memoria. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que el aprendizaje perceptivo de una sola vez se basa en mecanismos corticales independientes del hipocampo, según el estudio.
En cambio, los investigadores involucrados en el nuevo estudio han planteado la corteza visual de alto nivel (HLVC) como la fuente del aprendizaje perceptual de un solo disparo.
“Nuestro trabajo reveló no sólo dónde se almacenan los antecedentes, sino también los cálculos cerebrales involucrados”, dijo el Dr. He en el comunicado.
Para el estudio, utilizaron fMRI para rastrear los cambios en la actividad de las células cerebrales de los participantes a quienes se les mostraron varias imágenes de Mooney (tanto la versión borrosa como la clara).
Los investigadores también observaron la fuerza de la señalización a lo largo de las vías nerviosas mediante pruebas de comportamiento, en las que alteraron el tamaño, la posición y la orientación de las imágenes de Mooney para ver cómo cada cambio afectaba las tasas de reconocimiento; Los cambios en el tamaño de la imagen no afectaron el reconocimiento, pero rotar o cambiar la posición de la imagen disminuyó parcialmente el aprendizaje.
Según los investigadores, esto indicaba que “los antecedentes perceptivos codifican patrones vistos anteriormente, pero no conceptos más abstractos”.
Al final, los investigadores confirmaron con modelos estadísticos que las vías de codificación neuronal en la corteza visual de alto nivel coincidían con las propiedades de los antecedentes examinados en las pruebas de comportamiento.
La IA mejora la percepción
Después de realizar diversas pruebas, los investigadores construyeron un modelo de IA para emular el procesamiento de imágenes en la corteza visual de alto nivel. El modelo almacenó información de imágenes en un módulo y luego accedió a los datos almacenados para reconocer mejor los datos de imágenes entrantes en otro módulo.
Si bien los modelos de IA anteriores no han podido replicar completamente el aprendizaje perceptivo de los humanos de una sola vez, los investigadores dicen que la futura tecnología de IA podría cerrar la brecha.
“Ahora anticipamos el desarrollo de modelos de IA con mecanismos de percepción similares a los humanos que clasifican nuevos objetos o aprenden nuevas tareas con pocos o ningún ejemplo de entrenamiento. Esto es una prueba más de una creciente convergencia entre la neurociencia computacional y los avances en IA”, dijo en el comunicado el coautor principal Eric Oermann, profesor asistente de neurocirugía en NYU Langone.
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