EL ANÁLISIS DE LAS IMÁGENES

Podemos imaginar que el cerebro funciona como un ordenador que procesa la información que le llega y produce un resultado que sería el comportamiento. Los pasos intermedios, de cómo se realiza el procesamiento hasta llegar al resultado final son en su mayor parte desconocidos, salvo para algunos reflejos muy sencillos. En el caso de las vías visuales, sin embargo, se ha conseguido tener una idea, al menos parcial, de cómo puede realizarse este análisis de la información.

En el siglo XVII Descartes ya había comprendido que el ojo recogía las imágenes y las enviaba al cerebro. Descartes suponía que allí las imágenes del mundo exterior se mostraban como en el escenario de un teatro (ahora diríamos como en una pantalla de televisión o de ordenador). El problema con esa hipótesis es que entonces tendría que haber alguien dentro de nuestro cerebro “viendo” esa pantalla, y ese alguien tendría que tener “ojos” para verla, con lo que estaríamos como al principio del problema. En realidad no existe ninguna pantalla en el cerebro, en cambio el sistema nervioso va extrayendo de la información “cruda” que recoge el ojo los elementos relevantes para reconstruir un modelo del mundo exterior. Una hipótesis simplificada de cómo se realiza esto se muestra en esta figura.

Primeramente, si miramos a un cuadrado blanco, se forma una imagen invertida de este sobre la retina. La retina está tapizada de receptores, que son conos y bastones y que son sensibles a la luz. Los receptores que caigan dentro del cuadrado luminoso registrarán la presencia de luz, y los que caigan fuera no. Los receptores se conectan, a través de otras células, con las células ganglionares, que están también en la retina pero en una capa situada por fuera de la capa que alberga a los receptores. Sin embargo, las conexiones están formadas de manera que sólo se activan las células ganglionares que están en los bordes del cuadrado. Las que están dentro del cuadrado, o fuera de él no se activan. Las células ganglionares envían la información a las células de la corteza visual primaria, y estas conexiones están ordenadas de manera que todas las células ganglionares que corresponden a cada uno de los bordes de la figura se conectan a una misma célula de la corteza visual. Por eso, por cada una de las líneas que forman los cuatro bordes del cuadrado se activa un tipo de neuronas de la corteza visual primaria. En una etapa siguiente, las neuronas de la corteza visual primaria se conectan con las de la corteza secundaria, de manera que la información de todos los bordes de la figura se reúne en la figura completa.

Siguiendo paso a paso, se puede comprender que la neurona marcada en rojo en la corteza visual secundaria solo se activará cuando el ojo mire a un cuadrado luminoso. Cuando se mira a un cuadrado, esta neurona se activa y entonces el cerebro reconoce que hay un cuadrado en el campo visual. Podemos suponer que esta neurona activa a otras en otras regiones para que reaccionemos a la visión de ese cuadrado.

Sabía que...

LOS CANALES DE MARTE En realidad, lo que vemos no es una representación exacta del mundo que nos rodea, sino una construcción que realiza la corteza visual de nuestro cerebro, a partir de la información que recogen nuestros ojos. Debido a la forma en que el cerebro procesa la información, a veces el cerebro hace una interpretación errónea, y entonces vemos cosas que realmente no están allí. En este caso se producen las llamadas ilusiones ópticas. A principios del siglo XX, el astrónomo estadounidense Percival Lovell afirmó haber visto líneas rectas en la superficie de Marte, los llamados “canales”, que se entrecruzaban formando una malla sobre la superficie del planeta. Puesto que era improbable que un accidente natural formara una línea recta, supuso que debían ser de origen artificial, y Lovell elaboró una teoría según la cual los canales eran una gigantesca obra de ingeniería, creada por seres inteligentes en Marte para combatir la progresiva desertización del planeta. Cuando en la segunda mitad del siglo XX las sondas espaciales realizaron fotografías cercanas del planeta se encontró que los canales no existían en realidad. Sin embargo, Lovell no era ningún chiflado. Era un observador experimentado y un astrónomo de gran prestigio, que había realizado muchos descubrimientos en otras ramas de la astronomía. No tenía nada que ganar con inventar una cosa así, al contrario, su teoría de los canales le trajo burlas de algunos de sus colegas. Además, otros astrónomos también afirmaron haberlos visto. Examinando fotos detalladas de la superficie de Marte se puede ver que los lugares donde Lovell dibujó los canales corresponden aproximadamente a los bordes entre regiones de distinto brillo. Sabiendo que la corteza visual analiza las imágenes transformando los bordes entre regiones en líneas rectas, no cuesta trabajo entender que Lovell, trabajando al límite de la resolución de su telescopio, viera realmente los canales.

Esta hipótesis nos permite imaginar cómo puede reconocer las formas la corteza visual. Sin embargo, considerada estrictamente, esta teoría presenta la paradoja que se ha llamado “de la abuela”. Igual que habría una neurona para identificar la imagen de un cuadrado, tendría que haber otras para identificar triángulos, círculos, etc., y cada una de las imágenes posibles. Tendría que haber, por ejemplo, una neurona que se activase específicamente cuando viésemos la imagen de nuestra abuela, y una neurona para cada una de las personas, objetos, o imágenes que conozcamos o que concebiblemente podamos conocer. Aunque hay muchas neuronas en el cerebro, es evidente que no puede haber tantas. Es más probable que haya neuronas que reconozcan formas sencillas, y las formas más complicadas (como la abuela) se reconocen combinando formas sencillas y activando grupos de neuronas.

Grandes momentos de la Fisiología

LA DIAPOSITIVA ROTA Debemos gran parte de nuestros conocimientos sobre la función de la corteza visual a los experimentos de David H. Hubel y Torsten N. Wiesel en los años 60 y 70. Hubel y Wiesel estaban registrando la actividad de las neuronas en la corteza visual de un animal anestesiado. Mediante un proyector de diapositivas presentaban imágenes ante los ojos del animal, esperando que esto produjera la activación de la corteza visual. Sin embargo, la proyección de manchas o puntos de luz, que se sabía que activaban a las células de la retina, no producían ningún efecto en la corteza visual. Después de múltiples intentos infructuosos, en el momento de cambiar una diapositiva se produjo una brusca activación de la neurona que estaban registrando. Cuando examinaron esa diapositiva encontraron que tenía un arañazo en uno de sus márgenes. Era la línea formada por ese arañazo la que había causado la estimulación de la neurona. Así fue como descubrieron que las neuronas de la corteza visual primaria responden a líneas. Por sus estudios sobre los mecanismos corticales de la visión Hubel y Wiesel recibieron el premio Nobel en 1981.