¿Cómo decide el cerebro qué lado de un borde visual pertenece al primer plano y cuál es el fondo?
Uno de los misterios más profundos y perdurables de la percepción visual es cómo el cerebro construye un modelo interno del mundo en constante cambio que se presenta ante nuestros ojos. Un paso esencial en este proceso dinámico de percepción constructiva es la asignación de propiedad fronteriza.
Este fenómeno fue reconocido por primera vez por los psicólogos de la Gestalt a principios del siglo XX y está bellamente ilustrado en la famosa ilusión óptica del jarrón de rostro de Rubin, en el que un observador percibe un jarrón o dos caras frente a frente.
Interpretando información sensorial
A fin de avanzar en la comprensión de cómo el cerebro decide qué lado de un borde visual es un objeto en primer plano y cuál es el fondo, investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos en Estados Unidos, realizaron un estudio cuyos resultados aportan nueva información sobre cómo las áreas del cerebro se comunican para interpretar la información sensorial y construir una imagen del mundo que nos rodea.
Cuando observamos una escena visual, las neuronas individuales de la corteza cerebral reciben información sobre una región minúscula de tal escena. Por tanto, las neuronas que reciben información del borde de un objeto tienen poco contexto inicial sobre qué lado está en primer plano. Sin embargo, los científicos descubrieron previamente un conjunto de células que señalan muy rápidamente qué lado de la frontera pertenece al objeto, lo que define el primer plano y el entorno.
No está claramente establecido cómo estas neuronas en el cerebro calculan la propiedad de la frontera, pero hay dos hipótesis predominantes: (1) la llamada vía de retroalimentación, en la que a medida que la información del ojo pasa a través del cerebro, hacia áreas más profundas se producen cálculos adicionales en cada área hasta que el cerebro construye un modelo de la escena visual; y (2) que las áreas descendentes del cerebro primero procesan la información y luego envían estas pistas a las neuronas en las áreas ascendentes, para ayudarles a descubrir la propiedad de la frontera.
Propiedad fronteriza
Para determinar la hipótesis correcta, los autores del estudio utilizaron electrodos para registrar la actividad de las neuronas en diferentes capas de la corteza cerebral de dos macacos rhesus machos mientras veían una imagen de un objeto cuadrado sobre un fondo en blanco.
Los científicos establecieron primero qué neuronas en particular estaban procesando información de una pequeña parte del borde que delimita el cuadrado y el fondo; luego midieron el tiempo de las señales de propiedad fronteriza en estas neuronas y lo compararon para las neuronas en diferentes capas.
Los investigadores encontraron que las primeras señales sobre la propiedad fronteriza ocurren en neuronas en las capas profundas de la corteza cerebral, lo que respalda la importancia de la vía de retroalimentación para descifrar las fronteras, porque las conexiones de retroalimentación llegan y salen de las neuronas en capas profundas.
En referencia a estos resultados y sus posibles aplicaciones prácticas, el investigador Tom P. Franken, afiliado al Laboratorio de Neurobiología de Sistemas del Instituto Salk y autor principal del estudio, comentó:
“A medida que llegamos a comprender la arquitectura del cerebro y cómo los conjuntos de neuronas se comunican entre sí para construir nuestra representación interna del mundo externo, estaremos mejor posicionados para desarrollar herramientas de diagnóstico y tratamientos para trastornos cerebrales en los que estas representaciones internas son distorsionada, como la esquizofrenia”.
En última instancia, puntualizan los autores, la correcta asignación de fronteras es un paso clave en el proceso de percepción constructiva que nos permite identificar y localizar objetos en una escena visual, y esta investigación representa un avance en la comprensión de cómo el cerebro construye un modelo del mundo que nos rodea.