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Articulo de referencia

Sintonización neuronal

En neurociencia , la sintonización neuronal se refiere a la propiedad hipotética de las células cerebrales por la cual representan selectivamente un tipo particular de informaci...

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En neurociencia , la sintonización neuronal se refiere a la propiedad hipotética de las células cerebrales por la cual representan selectivamente un tipo particular de información sensorial , asociativa , motora o cognitiva . Se ha hipotetizado que algunas respuestas neuronales se sintonizan de manera óptima a patrones específicos a través de la experiencia . [ 1 ] La sintonización neuronal puede ser fuerte y precisa, como se observa en la corteza visual primaria (área V1), [ 2 ] o débil y amplia, como se observa en conjuntos neuronales . Se hipotetiza que las neuronas individuales se sintonizan simultáneamente a varias modalidades, como la visual , la auditiva y la olfativa . A menudo se hipotetiza que las neuronas que se sintonizan a diferentes señales integran información de las diferentes fuentes. En los modelos computacionales llamados redes neuronales , dicha integración es el principio de funcionamiento principal. Los mejores ejemplos de sintonización neuronal se pueden observar en los sistemas visual, auditivo, olfativo, somatosensorial y de memoria , aunque debido al pequeño número de estímulos probados, la generalidad de las afirmaciones sobre la sintonización neuronal sigue siendo una cuestión abierta.

Sistema de ajuste visual

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 de las neuronas como "detectores" por razones lógicas) [ 4 ] La primera evidencia importante de sintonización 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 que se movían 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 la información en el sistema visual. [ 7 ] (Más recientemente, Carandini et al. (2005) han señalado que la distinción entre células "simples" y "complejas" puede no ser válida, observando que "las células simples y complejas pueden no formar una dicotomía en absoluto". [ 2 ] )

Mientras que 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 están sintonizadas selectivamente a diferentes longitudes de onda, tonalidades y saturaciones de color. [ 9 ] El área temporal media o área V5 está sintonizada específicamente a la velocidad y dirección de los estímulos en movimiento. [ 9 ] En el ápice de la vía ventral llamada corteza inferotemporal , las neuronas se sintonizaron a estímulos complejos, como rostros. [ 8 ] La sintonización específica de las neuronas intermedias en la vía ventral es menos clara, porque el rango de variedad de formas que se pueden utilizar para la exploración es casi infinito. [ 10 ]

En la parte anterior de la vía 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), las regiones del área facial fusiforme responden igualmente a "comida"), [ 11 ] cuerpos en movimiento ( surco temporal superior posterior ) o incluso escenas ( área de lugar parahipocampal ). [ 9 ] La sintonización 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 discriminación fina es una función de la experiencia y el nivel individual de categorización con estímulos. Específicamente, Gauthier et al (2001) han realizado un trabajo para mostrar la activación del área facial fusiforme (FFA) para aves en expertos en aves y automóviles en expertos en automóviles cuando se comparan con los estímulos opuestos. [ 12 ] Gauthier et al (2002) también utilizaron una nueva clase de objetos llamados Greebles y entrenaron a personas para reconocerlos a nivel individual. [ 13 ] Después del entrenamiento, el FFA se sintonizó para distinguir entre esta clase de objetos y también entre rostros. [ 13 ] Curran et al (2002) entrenaron de manera similar a personas en una clase de objetos menos estructurada llamada "blobs" y mostraron activación selectiva del 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.

Ajuste en otros sistemas

Las neuronas en otros sistemas también se sintonizan selectivamente a los estímulos. En el sistema auditivo , diferentes neuronas pueden responder selectivamente a la frecuencia ( tono ), amplitud (intensidad) y/o complejidad (singularidad) de los sonidos. [ 9 ] En el sistema olfativo , las neuronas pueden estar sintonizadas a 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 estar sintonizadas selectivamente a diferentes tipos de presión, temperatura, posición corporal y dolor. [ 9 ] Esta sintonización en el sistema somatosensorial también proporciona retroalimentación al sistema motor para que pueda sintonizar selectivamente las neuronas para responder de maneras específicas a estímulos dados. [ 9 ] Finalmente, la codificación y el almacenamiento de información tanto en la memoria a corto plazo como a largo plazo requieren la sintonización de las neuronas de maneras complejas para que la información pueda ser recuperada posteriormente. [ 9 ]

Referencias

  1. ↑ Sakai, Kuniyoshi; Miyashita, Yasushi. Sintonización neuronal para formas complejas aprendidas en la visión. NeuroReport 1994, 5:829-832.
  2. 1 2 Matteo Carandini, Jonathan B. Demb, Valerio Mante, David J. Tolhurst, Yang Dan, Bruno A. Olshausen, Jack L. Gallant y Nicole C. Rust. ¿Sabemos qué hace el sistema visual temprano? Journal of Neuroscience 25:10577-10597.
  3. ↑ Grill-Spector, Kalanit; Witthoft, Nathan. Deos the Bairn Not Raed Ervey Lteter by Istlef, but the Wrod as a Wlohe? Neuron 2009, 62:161-162.
  4. ↑ Teller. Vinculación de proposiciones. Vision Research 1984,24:1233-2346.
  5. 1 2 3 Hubel, DH; Wiesel, TN Campos receptivos de neuronas individuales en la corteza estriada del gato. J. Physiol. 1959, 148:574-591.
  6. ↑ Wurtz, Robert H. Relatando el impacto de Hubel y Wiesel. J. Physiol. 2009, 587:2817-2823.
  7. ↑ www.nobelprize.org
  8. 1 2 Riesenhuber, Maximilian; Poggio, Tomaso. Mecanismos neuronales del reconocimiento de objetos. Current Opinion in Neurobiology 2002, 12:162-168.
  9. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kolb, B.; Whishaw, Fundamentos de CI de la neuropsicología humana (2003). Nueva York, NY: Worth Publishers.
  10. 1 2 Sakai, K.; Naya, Y.; Miyashita, Y. Sintonización neuronal y mecanismos asociativos en la representación de la forma. Aprendizaje y Memoria 1994, 1:83-105.
  11. ↑ Adamson y Troiani. Activación fusiforme distinta y superpuesta ante rostros y alimentos. Neuroimage 2018, 174: 393-406
  12. ↑ Gauthier, I.; Skudlarski, P.; Gore, JC; Anderson, AW. La experiencia en automóviles y aves activa áreas cerebrales involucradas en el reconocimiento facial. Nat. Neurosci. 2001, 3:191-197.
  13. 1 2 Gauthier, I.; Tarr, MJ Desentrañando los mecanismos para el reconocimiento experto de objetos: Uniendo la actividad cerebral y el comportamiento. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance 2002, 28(2):431-446.
  14. ↑ Curran, I.; Tanaka, J.; Weiskopf, D. Una comparación electrofisiológica de la categorización visual y la memoria de reconocimiento. Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience 2002, 18(2):1-18.