LA FUNCIÓN DEL CEREBRO. DE-CONSTRUCCIÓN DEL MODELO DE VISIÓN DE KEPLER

 
     
 

El modelo de Kepler es puramente físico y plantea un concepto del proceso de la visión según el cual en la retina se formaría una imagen ya acabada (como la de una fotografía impresa). Posteriormente, el cerebro se ocuparía de registrarla e interpretarla. El siguiente cálculo justifica que este concepto del proceso de la visión es erróneo y debe ser de-construido: Un potencial de acción (PA) representa la diferencia de potencial que se ha de superar para transmitir una señal llevando información entre unos tejidos y otros. Ahora bien, un PA de información visual requiere un gasto aproximado de 2.4·109 moléculas de ATP y este gasto equivale a 0,024 g de glucosa. El sistema visual funciona con extraordinaria precisión, pero es muy lento y costoso energéticamente, de tal forma que, para ver algo en 1 s  se necesitan del orden de 100 PA. Por tanto, si la retina tuviera que enviar imágenes acabadas (para luego ser interpretadas por el cerebro) necesitaríamos un aporte energético mínimo equivalente 2.5 g/s de azucar o, lo que es igual, de ¡130 Kg de azúcar al día!. Es un hecho cierto que el sistema visual consume la mayor parte de la energía que requiere el cerebro (aproximadamente un 20 %), pero, desde luego, no hasta este punto. Así pues, la retina no es un órgano receptor de imágenes acabadas, ni tampoco éstas se trasportan al cerebro. Es más correcto considerar a la retina como una porción del cerebro mismo, entendiendo que el cerebro se proyecta hacia las estructuras superficiales del organismo.

  
     
 
 

Lo que recibe la retina recibe son concentraciones de luz procedentes del mundo exterior y seguidamente transmite a los llamados "bancos de memoria" patrones de forma, de color, de movimiento y de luminancia (densidad superficial de intensidad luminosa). Ahora bien, el cerebro (y, como parte de él, la retina) no está formado cuando nace la persona, sino que evoluciona y se desarrolla principalmente durante los primeros años de vida postnatal. Por ejemplo, las uniones célula-célula y los conos van adaptando su morfología para permitir el movimiento de las células ganglionares (células de la retina especializadas en la detección de contrastes y cambios rápidos de la imagen visual) en un proceso que continúa hasta aproximadamente los 4 años.

 
     
 

Esto implica que los seres humanos aprendemos poco a poco a ver, a medida que el cerebro se va conformando. Como se sabe, los bebes apenas distinguen sombras y aprenden poco a poco a ver, como aprenden a escuchar, hablar, etc.

  
     
 
 

Una vez que el cerebro está formado, cuando puede establecer suficientes asociaciones entre los estímulos que recibe y los patrones (de forma, de color, de movimiento y de luminancia) que se han ido almacenando en los bancos de memoria, es cuando tenemos la sensación de ver. En ese estadio adulto del cerebro, la maquinaria visual es extremadamente precisa, pero sigue siendo muy lenta, ya que, como veremos más adelante, necesita del orden de 200 ms para procesar la visión. Esto significa que en la visión realizada por una persona adulta, el estímulo recibido hace que el cerebro, de alguna manera, emita una hipótesis sobre lo que se está viendo. Si esas expectativas coinciden con los estímulos recibidos se tiene la sensación de ver con normalidad, pero si no es así, se generan situaciones de dificultad visual.
 
     
 

Teniendo en cuenta que, además, el cerebro toma únicamente imágenes de alta calidad de una pequeña parte del campo visual, y son unos pequeños y rápidos movimientos inconscientes de los ojos los que dan la sensación de nitidez en el día a día, en general se tienen grandes dificultades cuando se producen cambios rápidos o inesperados en el entorno. Así ocurre, por ejemplo, cuando una persona se acuesta a dormir en un determinado lugar y es transportada sin su conocimiento a otro diferente. Al despertar no puede ver nada durante un tiempo (no reconoce "lo que ve") y se genera una situación de desconcierto, hasta que un poco después ya consigue ver lo que le rodea.

 
     
 

Las hipótesis que se formulan acerca de lo que se puede ver incluyen también expectativas sobre la evolución o posible movimiento que pueden tener los objetos. Esto, como ahora veremos resulta vital para poder reaccionar adecuadamente a los estímulos visuales en muchas situaciones. Hay que tener en cuenta que, aunque cuando se observa un objeto cercano, la luz que se refleja en él apenas tarda de 1 a 2 nanosegundos en llegar al ojo, desde el momento en que recibe esa luz el sistema visual comienza un proceso que dura bastante tiempo. Primero convierte esa luz en impulsos eléctricos y estos tardan, como mínimo, una décima de segundo (100 ms) en llegar al cerebro para su procesamiento. Después tarda un tiempo adicional en dar la orden a los músculos del cuerpo para que éstos reaccionen adecuadamente. En el estadio adulto del cerebro, todo ello implica que ordinariamente se necesiten unos 200 - 300 ms para procesar una imagen visual y reaccionar a ella.

  
     
 

Con un buen entrenamiento, este tiempo puede reducirse bastante y así, por ejemplo, en el caso de los atletas de élite, puede ser de unos 100-200 ms. Pero, incluso ese tiempo reducido, sigue siendo superior al que se tarda en recibir una pelota de tenis golpeada por un rival hábil, un remate a gran velocidad de un jugador de fútbol, una pelota de béisbol que lanza el "pitcher" al bateador, etc. Entonces, ¿cómo consiguen estos deportistas (en general, todas las personas) reaccionar a tiempo en este tipo de situaciones? La respuesta es que las expectativas a las que nos hemos referido en el párrafo anterior gobiernan esa reacción. El cerebro adulto está entrenado para predecir trayectorias de los cuerpos que "ve" y, no lo hace sólo a partir de su posición y velocidad iniciales, sino, por ejemplo, en el caso del deporte profesional, teniendo en cuenta también otros parámetros menos obvios, como, por ejemplo, la postura del jugador rival (todo ello a partir de la experiencia previa). Así, por ejemplo, el cerebro de un bateador concibe (considerando todos esos parámetros) una versión ficticia de la trayectoria de la pelota e induce al cuerpo a adoptar una colocación óptima para recibirla.

Early Trajectory Prediction in Elite Athletes. Artículo disponible en Springer [Owens, C.B., de Boer, C., Gennari, G. et al. Cerebellum 17, 766–776 (2018)]

  
 
     
 

A pesar de todo ello, en todas estas situaciones sigue habiendo bastante incertidumbre y, por ejemplo, en el caso del movimiento de una pelota, su trayectoria real muchas veces no coincide con la que puede predecir el cerebro, considerando únicamente los parámetros iniciales. ¿Cómo se adaptan las personas para superar este inconveniente? Una vez más, la solución la aporta la maravillosa flexibilidad del cerebro. En el ejemplo que estamos comentando, en realidad el cerebro, no se limita a predecir una trayectoria, sino un cierto número ellas y envía varios “planes-B” pre-programados al cuerpo para que éste se pueda adaptar. Y termina decidiéndose por la trayectoria más probable, antes de que no haya tiempo de reaccionar. Un buen ejemplo de ello puede ser lo que ocurre cuando en el movimiento ya iniciado se produce alguna circunstancia que lo modifica. Por ejemplo: todo aficionado del fútbol sabe que un disparo lejano del delantero que se ve desviado por un defensa es especialmente peligroso para el portero; de hecho, lo es aún más que un disparo limpio que partiera desde esa misma posición inicial, aunque éste fuera a mayor velocidad.

 
     
 

A modo de resumen, podemos decir que, en la visión realizada por una persona adulta, el estímulo recibido hace que el cerebro emita una hipótesis sobre lo que se está viendo. Este tipo de razonamiento predictivo también se aplica en nuestro día a día, por ejemplo, cuando caminamos, corremos o montamos en bicicleta. El cerebro, a partir de los estímulos que recibe y de su experiencia previa, toma de forma subconsciente decisiones, y envía órdenes a los músculos, de una manera mucho más hipotética y refinada de lo que nos imaginaríamos.

 
     
 

Para terminar diremos que son los estímulos visuales los que aportan al cerebro la mayor parte de la información exterior que percibimos los seres humanos, contabilizando que el 38 % de todas las fibras que conducen los impulsos que informan de las distintas sensaciones (se llaman fibras aferentes) pertenecen al sistema visual. .

 
 
 
 
 

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