Neurociencia: ¿Reconoce a este animal? Así vemos algo solo por el movimiento

La mayoría de los estudios en neurociencia utilizan imágenes para explorar cómo el cerebro construye lo que 'vemos', pero no vivimos en un mundo estático. Las señales de movimiento ofrecen una rica fuente de información sin explotar que puede ser beneficiosa para comprender cómo el cerebro clasifica los objetos. 

Un nuevo estudio de la Universidad Carnegie Mellon en colaboración con investigadores del Instituto Nacional de Salud Mental ha empleado neuroimágenes para comprender cómo el cerebro registra imágenes animadas y estáticas.  

“Cuando hablamos de cómo se procesan las imágenes en el cerebro, tradicionalmente hablamos de dos caminos: uno que examina qué es el objeto y el segundo que se enfoca en cómo interactuar con el objeto”, explica Sophia Robert, autora principal del estudio que se publica este miércoles en la revista Journal of Neuroscience. “El trabajo que generó esta teoría se centró en imágenes, marcos congelados de lo que vemos en nuestra vida cotidiana”.

Descifrar el cerebro

El movimiento es un estímulo importante que proporciona información sobre un objeto. El trabajo anterior se ha referido al movimiento, pero principalmente en lo que se refiere al movimiento humano. Robert y sus colegas querían unir estos dos campos para comparar cómo el cerebro procesa objetos en imágenes estáticas y videos dinámicos.

“Queríamos cómo de buenas eran las personas para descifrar objetos por movimiento y qué regiones del cerebro se utilizan”

“Hay mucha información sobre un objeto solo en la forma en que se mueve”, añade Maryam Vaziri-Pashkam, coautora del trabajo. "En este estudio, queríamos cómo de buenas eran las personas para descifrar objetos por movimiento y qué regiones del cerebro se utilizan para extraer esta información".

En el estudio, el equipo desarrolló animaciones cortas que capturan el contorno de un objeto en movimiento, representado con puntos. Durante el vídeo, el objeto se pone en movimiento entre una cascada de puntos del mismo tamaño. Los vídeos del estudio abarcan seis categorías de objetos: humano, mamífero, reptil, herramienta, pelota y péndulo/columpio. 

Neurociencia con vídeos

El equipo pidió a 430 participantes que identificaran el objeto en cada vídeo. Descubrieron que los participantes identificaron con precisión los objetos el 76 % de las veces, incluso cuando carecían de forma, color u otras señales visuales.

Los participantes identificaron con precisión los objetos el 76 % de las veces

“Es sorprendente lo buena que es la gente para identificar un objeto en función de los patrones de movimiento”, afirma Vaziri-Pashkam. “Tan pronto como ves los vídeos, ves el objeto”.

Escaneo del cerebro

El equipo duplicó este estudio con un subconjunto más pequeño de 15 participantes, que vieron el material mientras les sometían a una resonancia magnética funcional. A los participantes se les mostraron los seis videos de objetos más reconocidos (96 % de precisión) y las correspondientes imágenes fijas del mismo objeto. 

Los investigadores utilizaron las pruebas de neuroimagen para identificar las regiones del cerebro que se disparan cuando se ven objetos estáticos y dinámicos. Su trabajo se centró en múltiples regiones del cerebro responsables de la percepción sensorial.

El equipo identificó nuevas regiones del cerebro no asociadas previamente con la categorización de objetos

Sus resultados respaldan hallazgos anteriores sobre cómo el cerebro procesa los datos visuales, pero amplía estos estudios al revelar que las regiones que procesan imágenes estáticas y animadas se superponen y abarcan múltiples regiones del cerebro que se investigan. Además, el equipo identificó nuevas regiones del cerebro no asociadas previamente con la categorización de objetos que están activas durante los escaneos.

“No se trata solo de forma o movimiento”, sostiene Robert. “El cerebro está diseñado para captar la mayor cantidad de información posible del entorno para optimizar la velocidad y la precisión al categorizar un objeto”.

Útil para otras disciplinas

Este trabajo presenta una herramienta para que los investigadores estudien cómo los cerebros humanos procesan información compleja todos los días, lo que podría beneficiar a muchas disciplinas diferentes. Desde una perspectiva de atención médica, podría ser utilizado por médicos que estudian poblaciones con dificultades en la percepción social, como el autismo. 

"El movimiento contiene un tesoro de información que se puede utilizar en muchos dominios diferentes"

También podría ayudar a los investigadores que desarrollan algoritmos para enseñar a la IA cómo interactuar con los humanos ayudándolos a "ver" el mundo como una persona.

“Esto es solo el comienzo”, concluye Vaziri-Pashkam. "El movimiento contiene un tesoro de información que se puede utilizar en muchos dominios diferentes".

Referencia: Disentangling object category representations driven by dynamic and static visual input (Journal of Neuroscience)