¿Cómo el cerebro codifica el color y la forma?

Hay cientos de miles de colores y formas distintas que una persona puede distinguir visualmente, pero ¿cómo procesa el cerebro toda esta información?




















Anteriormente, los científicos creían que el sistema visual codifica inicialmente la forma y el color con diferentes conjuntos de neuronas y luego las combina mucho más tarde. Pero un nuevo estudio muestra que hay neuronas que responden selectivamente a combinaciones particulares de color y forma. 

"Los nuevos sensores genéticos y las tecnologías de imágenes nos han permitido probar más a fondo el vínculo entre los circuitos visuales que procesan el color y la forma", dice Edward Callaway, autor principal y profesor del Laboratorio de Neurobiología de Sistemas de Salk. "Estos hallazgos proporcionan información valiosa sobre cómo los circuitos visuales están conectados y organizados en el cerebro".

Similar a un sensor de cámara digital, las células sensibles a la luz en el ojo (fotorreceptores) detectan las longitudes de onda de la luz dentro de rangos específicos y en ubicaciones particulares. Esta información luego viaja a través del nervio óptico a las neuronas en la corteza visual que interpretan la información y comienzan a descifrar el contenido de la imagen. Los científicos pensaron durante mucho tiempo que el color y la forma se extraían por separado y luego se combinaban solo en los centros cerebrales más altos, pero la nueva investigación de Salk muestra que se combinaron mucho antes.

"El objetivo de nuestro estudio fue comprender mejor cómo el sistema visual procesa los colores y las formas de los estímulos visuales", dice el coautor Anupam Garg, que es un estudiante de doctorado / doctorado de la Universidad de California San Diego en el laboratorio de Callaway. "Queríamos aplicar nuevas técnicas de imagen para responder a estas preguntas de larga data sobre el procesamiento visual".

Los investigadores utilizaron tecnología de imágenes combinada con sensores expresados ​​genéticamente para estudiar la función de miles de neuronas individuales involucradas en el procesamiento del color y la forma en la corteza visual primaria. Durante largos periodos de registro, se probaron aproximadamente 500 combinaciones posibles de color y forma para encontrar el estímulo que mejor activara cada neurona visualmente sensible.

El equipo descubrió que las neuronas visuales respondían selectivamente al color y la forma a lo largo de un continuo, mientras que algunas neuronas solo se activaban por un color o una forma específica, muchas otras neuronas respondían a un color y forma particulares simultáneamente, al contrario de las nociones de larga data. sobre cómo funciona el procesamiento visual.

"Nuestro cerebro codifica la información visual de manera eficiente utilizando circuitos diseñados inteligentemente. Contrariamente a lo que se enseña en el aula, el color y la forma se procesan por separado en la corteza visual temprana y luego se integran posteriormente mediante mecanismos desconocidos: el cerebro codifica el color y la se forman juntos de manera sistemática ", dice Peichao Li, coautor y investigador postdoctoral en el laboratorio de Callaway.

"Durante los últimos 20 años, he querido saber cómo el sistema visual procesa el color, por lo que este descubrimiento es realmente emocionante para mí", dice Callaway, quien ocupa la Cátedra Vincent J. Coates en Neurobiología Molecular. "Este descubrimiento sienta las bases para comprender cómo los circuitos neuronales realizan los cálculos que conducen a la visión del color. Esperamos desarrollar estos hallazgos para determinar cómo las neuronas de la corteza visual trabajan juntas para extraer colores y formas".

Fuente: Anupam K. Garg, Peichao Li, Mohammad S. Rashid, Edward M. Callaway. Color and orientation are jointly coded and spatially organized in primate primary visual cortex. Science, 2019; 364 (6447): 1275 DOI: 10.1126/science.aaw5868



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