A medida que el ojo sigue a un pájaro que pasa volando, los músculos que mueven los globos oculares para mantener el objetivo enfocado establecen su ritmo no solo en la velocidad que ven, sino también en una estimación razonable de la velocidad que esperan de haber observado aves antes.
Un equipo de neurocientíficos de la Universidad de Duke ha descubierto el cableado neuronal que subyace a este comportamiento predictivo y ha observado en monos cómo el circuito está configurado para predecir una velocidad determinada. Dicen que las neuronas de los sistemas motor y sensorial del cerebro están guiadas por una combinación deexperiencia y entradas sensoriales.
Cuando se replican en una computadora de red neuronal, estas conjeturas informadas hechas por neuronas motoras imitan la inferencia estadística bayesiana, dijo Stephen Lisberger, autor principal del artículo y profesor George Barth Geller de Investigación en Neurobiología en Duke. La inferencia bayesiana se basa en la probabilidadde un resultado dado y lo actualiza a medida que se dispone de más evidencia.
Los investigadores construyeron un modelo matemático del circuito que enfrentó experiencias previas con una forma de entrada sensorial y ajustaron el peso de sus conexiones en consecuencia, tal como lo hace la versión de la vida real en sus sinapsis.
"El modelo se comporta como las neuronas", dijo Lisberger. El equipo pudo representar las respuestas neuronales como una serie de ecuaciones que se ajustan a la lógica bayesiana.
La obra aparece el 17 de septiembre en Neurociencia de la naturaleza .
"El control del motor está guiado por esta información codificada de confiabilidad", dijo Lisberger. La memoria de la experiencia pasada se establece mediante la fuerza de las sinapsis en el circuito neural que impulsa lo que se conoce como movimientos oculares de búsqueda, y esas sinapsis pueden ser rápidamentemodificado a medida que cambian las experiencias. El corazón del sistema es un área del cerebro que gobierna los movimientos suaves de los ojos en los campos oculares frontales, FEFsem, para abreviar.
Muchos artículos en neurociencia en los últimos años han demostrado la capacidad del cerebro para usar inferencias y predicciones basadas en experiencias pasadas para moderar el uso de sus entradas sensoriales. "Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que alguien ha encontrado un lugar perfectosituado para causar los resultados de comportamiento que vemos ", dijo Lisberger, que también es miembro del Instituto Duke de Ciencias del Cerebro.
Los investigadores conocen todo el circuito de movimiento ocular de búsqueda, desde la retina hasta el cerebro y de regreso a los músculos oculares, y pueden medir cualquier neurona individual dentro de él. Registraron la actividad de neuronas individuales a medida que los monos seguían objetivos en movimiento yadaptaron sus movimientos oculares de persecución a las velocidades cambiantes.
Los experimentos del equipo también demostraron que cuando un objetivo visual se hace menos distintivo visualmente al reducir su contraste o brillo, la importancia de las estimaciones basadas en experiencias pasadas se vuelve mayor. "Es como cuando conduces por una carretera conocida de noche o enla niebla: uno se basa tanto en lo que sabe que sucederá a continuación como en lo que realmente puede ver ", dijo Lisberger.
"Con poca luz, FEFsem dice, 'no rastree eso'", dijo Lisberger. "Pero si es un parche brillante, dice 'sintonícelo, consígalo'". Esta información les permitiría predecir los movimientos ocularesmirando solo las neuronas, dijo.
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud R01-EY027373 y F30-EY027684, el Instituto Médico Howard Hughes, el Fondo de Dotación Wakeman y la Universidad de Duke.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Karl Leif Bates. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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