Qué es la percepción visual

La visión es el sentido del que más dependemos en nuestra vida diaria, y a pesar de los enormes avances realizados recientemente en el campo de la inteligencia artificial y el procesamiento de imágenes,  la forma en que nuestro cerebro procesa las imágenes es muy superior. Entonces, ¿cómo lo hacemos?

El camino desde el ojo hasta el cerebro

Los axones de las células ganglionares salen de la retina para formar el nervio óptico, que viaja a dos lugares: el tálamo (específicamente, el núcleo geniculado lateral (NGL) y el colículo superior. El NGL es el principal relé para que la información visual de la retina llegue a la corteza. A pesar de ello, la retina sólo constituye alrededor del 20% de todas las entradas al NGL, y el resto proviene del tronco cerebral y el córtex. Así que más que actuar simplemente como un relé básico para la entrada visual desde la retina hasta el córtex, el NGL es en realidad la primera parte de nuestra vía visual que puede ser modificada por los estados mentales.

El colículo superior nos ayuda a controlar los movimientos de nuestra cabeza y ojos, y así determina hacia dónde dirigimos nuestra mirada. Las sacadas, los movimientos voluntarios para desplazar la fijación de un punto a otro del campo visual que se utilizan mientras se lee este texto, también son controladas por el colículo superior. Al igual que en el NGL, el colículo superior recibe un fuertes señales del cortex, que proporciona el comando dominante sobre dónde se mueve nuestra mirada.

Procesamiento cortical de la información visual

Desde el tálamo, la información visual viaja al cortex visual, ubicado en la parte posterior de nuestro cerebro. El cortex visual es una de las partes más estudiadas del cerebro de los mamíferos, y es aquí donde los bloques elementales de construcción de nuestra visión –detección de contraste, color y movimiento– se combinan para producir nuestra rica y completa percepción visual.

La mayoría de los investigadores creen que el procesamiento visual en el córtex ocurre a través de dos “corrientes” de información distintas. Un flujo, a veces llamada la corriente ventral (también conocida como “vía qué“) (púrpura en la imagen de abajo), está involucrado en el reconocimiento e identificación de objetos. La otra corriente, la corriente dorsal o, (“vía dónde“) (verde), se refiere al movimiento y localización de objetos, y por lo tanto es importante para el comportamiento guiado visualmente.

Representación de la percepción visual en el cerebro

Construyendo nuestro mundo visual paso a paso

Nuestra corteza visual no es uniforme y puede dividirse en varias subregiones distintas. Estas subregiones están organizadas jerárquicamente, con rasgos visuales simples representados en las zonas “inferiores” y rasgos más complejos representados en las zonas “superiores”.

En la parte inferior de la jerarquía se encuentra la corteza visual primaria, o V1. Esta es la parte de la corteza visual que recibe la entrada del tálamo. Las neuronas de V1 son sensibles a señales visuales muy básicas, como la orientación de una barra o la dirección en la que se mueve un estímulo. En los humanos y los gatos (pero no en los roedores), las neuronas sensibles a la misma orientación están situadas en columnas que abarcan todo el grosor de la corteza.

Es decir, todas las neuronas dentro de una columna responderían a una barra horizontal (pero no vertical u oblicua). En una columna vecina, todas las neuronas responderían a barras oblicuas pero no horizontales o verticales (véase la imagen siguiente). Además de esta selectividad para la orientación, las neuronas en la mayor parte de V1 responden sólo a la entrada de uno de nuestros dos ojos. Estas neuronas también están dispuestas en columnas, aunque son distintas de las columnas de orientación. Esta disposición ordenada de las propiedades visuales en la corteza visual primaria fue descubierta por David Hubel y Torsten Wiesel en la década de 1960, por la que más tarde fueron galardonados con el Premio Nobel.

 

 

 

corteza visual primaria

Columnas de orientación en la corteza visual primaria, vistas desde arriba. Todas las neuronas dentro de una columna responden preferentemente a barras de una orientación específica, denotadas aquí por el color.

Subiendo en la jerarquía visual, las neuronas representan características visuales más complejas. Por ejemplo, en la V2, la siguiente área en la jerarquía, las neuronas responden a los contornos, las texturas y la ubicación de algo en el primer plano o en el fondo.

Más allá de V1 y V2, las vías que llevan la información de Qué y Dónde se dividen en distintas regiones del cerebro. En la parte superior de la jerarquía de Qué es la corteza temporal inferior (IT), que representa objetos completos – hay incluso una parte de IT, llamada el área de la cara fusiforme, que responde específicamente a las caras. Las regiones superiores de la corriente Dónde están implicadas en tareas como guiar los movimientos oculares (sacadas) utilizando la memoria de trabajo, e integrar nuestra visión con la posición de nuestro cuerpo (por ejemplo, al alcanzar un objeto).

En resumen, la corteza visual muestra una clara disposición jerárquica. En las zonas más bajas (las más cercanas a la luz entrante, como V1), las neuronas responden a características visuales simples. A medida que la entrada visual va subiendo en la jerarquía, estos rasgos simples se combinan para crear otros más complejos, hasta que en la parte superior de la jerarquía, las neuronas pueden representar objetos visuales completos como una cara.

El procesamiento visual no se realiza de una sola manera

Este procesamiento de abajo a arriba de nuestro mundo visual puede parecer el camino lógico, pero no es la historia completa. Tal enfoque “de abajo hacia arriba” sería demasiado lento y laborioso, pero lo más importante es que haría que nuestro mundo visual se llenara de ambigüedad y que lucháramos por sobrevivir. En cambio, nuestra percepción depende en gran medida de nuestra experiencia previa y otros mecanismos “descendente” como la atención. Los profesores de Quality and Business Improvement (QBI) Jason Mattingley y Stephen Williams están estudiando cómo la atención puede alterar el procesamiento visual, usando enfoques cognitivos y celulares, respectivamente.

Como ejemplo de procesamiento descendente, considera la imagen de abajo:

El proceso descendente

El cuadrado A parece más claro, pero en realidad es más oscuro que el cuadrado B. Claramente, nuestro sistema visual está haciendo un terrible trabajo al ver la realidad. Pero ese no es su propósito. En su lugar, nuestros cerebros están tratando de dar sentido a lo que están viendo, en lugar de buscar la verdad.

En el caso de la imagen anterior, vemos automáticamente, basados en experiencias pasadas, cuadrados claros y oscuros dispuestos en forma de tablero de ajedrez, con una parte central iluminada y una sombra proyectada alrededor de los bordes. Con toda esta información, interpretamos A como un cuadrado claro en sombra, y B como un cuadrado oscuro brillantemente iluminado. No es la realidad, pero es la explicación más probable dada toda nuestra experiencia previa y los datos que tenemos a mano. Así es como funciona nuestro sistema visual, en última instancia para ayudarnos a entender el mundo y así promover nuestra supervivencia.

Aquí están los cuadrados uno al lado del otro:

AB

Y para terminar, sólo porque es divertido, aquí hay un vídeo con una gran demostración y explicación de lo poderoso que puede ser el procesamiento descendente en la percepción visual.

Traducción: Asociación Mácula Retina.

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