¿Todos vemos lo mismo? La neurociencia develó cómo el cerebro procesa las imágenes

*Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.

“Ver las cosas de la misma manera” es una expresión de armonía, pero ¿acaso diferentes personas ven literalmente lo mismo cuando observan el mismo mundo exterior? “La respuesta corta es: no”, dice el Dr. Liron Gruber. “Incluso la misma persona ve la misma cosa de manera diferente cada vez que la mira”, agrega el Prof. Ehud Ahissar.

Gruber y Ahissar, del Departamento de Ciencias del Cerebro del Instituto Weizmann de Ciencias, llegaron a estas conclusiones después de realizar un estudio en el que investigaron las intrigantes discrepancias entre la visión humana y la visión por computadora descubiertas por los matemáticos de Weizmann. Estos investigadores, encabezados por el profesor Shimon Ullman del Departamento de Ciencias de la Computación y Matemáticas Aplicadas, habían descubierto que un algoritmo informático, sin importar lo inteligente que fuera, era mucho peor que los humanos a la hora de interpretar fragmentos de imágenes conocidos como configuraciones mínimamente reconocibles, o MIRCs, es decir, a la hora de determinar de qué objetos se habían derivado estos fragmentos.

Además, cuando los investigadores recortaban o desenfocaban gradualmente las MIRC, el reconocimiento por parte de la computadora disminuía de manera lineal, mientras que entre los participantes humanos caía abruptamente en un cierto punto de corte.

Gruber se dio cuenta de que los experimentos con MIRC podrían proporcionar una gran cantidad de datos sobre el funcionamiento del sistema visual humano. En un estudio anterior, ella y Ahissar, su asesora de doctorado, ya habían demostrado que, contrariamente a la opinión ampliamente aceptada, el ojo humano no funciona como una cámara que toma instantáneas pasivas. En un estudio de 2022, ella y Ahissar se asociaron con el científico informático Ullman para poner a prueba la visión humana.

La identificación de MIRCs suele llevar un tiempo relativamente largo: más de dos segundos, lo que es más de seis veces más que los 300 milisegundos necesarios para reconocer objetos completos. Los investigadores registraron los movimientos oculares de las personas que intentaban reconocer MIRCs y, utilizando un modelo computacional, simularon las actividades resultantes de las neuronas en la retina.

Estos patrones de actividad no solo variaban con los diferentes movimientos oculares, sino que también diferían en función de si las personas conseguían o no reconocer el objeto en la imagen. En promedio, el reconocimiento requirió cuatro series de escaneos con los ojos de diferentes puntos de la imagen; en cada punto, los ojos se desplazaron localmente en todas las direcciones durante varios cientos de milisegundos.

Los resultados indicaron que las interacciones entre los movimientos oculares y el objeto son fundamentales para el reconocimiento. De hecho, cuando los investigadores anularon las interacciones entre los objetos y los movimientos oculares (por ejemplo, moviendo las imágenes al ritmo de los ojos), los participantes del estudio no lograron reconocer los objetos.

“La retina no crea copias del mundo exterior, a diferencia de una cámara, que reproduce patrones externos en película o digitalmente. La visión humana es un proceso activo que implica interacciones entre los objetos externos y los movimientos oculares”, afirma Ahissar. “Los ojos de distintas personas siguen caminos diferentes cuando ven lo mismo, e incluso los ojos de la misma persona nunca copian la misma trayectoria, por lo que, en cierto modo, cada vez que miramos algo, es una experiencia única”.

¿Cómo codifica el cerebro la realidad visual? Más precisamente, ¿cómo resulta esta codificación de las interacciones entre los movimientos oculares y el objeto? Gruber afirma: “Cuando observamos un objeto o una escena, la luz que capta cada receptor de la retina cambia de intensidad con cada movimiento ocular. Los patrones resultantes de actividad neuronal pueden ser interpretados y tal vez almacenados por el cerebro”.

Estos hallazgos representan una nueva dirección en la búsqueda del código neuronal (es decir, cómo se codifica la información en el cerebro), que, a diferencia del omnipresente código genético, probablemente varía de una región cerebral a otra. Los hallazgos muestran que el código retiniano es el resultado de un proceso dinámico en el que el cerebro interactúa con la realidad externa que encuentra a través de los sentidos. Explican por qué lleva tiempo reconocer un objeto borroso o descifrar ilusiones ópticas (por ejemplo, detectar un dálmata “escondido” entre manchas negras sobre una superficie blanca): captar imágenes tan complejas requiere escanear con los ojos. Una vez que se comprenda mejor la visión humana (desde el movimiento ocular hasta la codificación neuronal), tal vez sea posible desarrollar ayudas artificiales eficientes para las personas con discapacidad visual y enseñar a los robots a alcanzar a los humanos en el reconocimiento de objetos en condiciones difíciles.

*El profesor Ehud Ahissar es el titular de la Cátedra de Neurobiología de la Familia Helen Diller, del Departamento de Neurobiología, Instituto de Ciencias Weizmann. Además, fueron parte del estudio, Liron Zipora Gruber, también del Departamento de Neurobiología, Instituto de Ciencias Weizmann; y Shimon Ullman, del Departamento de Ciencias de la Computación y Matemáticas, Instituto de Ciencias Weizmann.