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LA
FUNCIÓN DEL CEREBRO. DE-CONSTRUCCIÓN DEL MODELO DE VISIÓN DE
KEPLER |
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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. |
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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.
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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. |
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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. |
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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. |
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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. |
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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)] |
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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. |
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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. |
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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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