Lo que los ratones que ven Evil Touch de Orson Welles pueden enseñar a los científicos sobre la visión

Los cinéfilos no ven al hombre bien vestido colocando una bomba de tiempo en la cajuela de un descapotable, o porque el conductor desprevenido y su bella compañera rubia conducen lentamente por un pueblo atestado de peatones, o saltan de sus peatones y se ponen nerviosos. El asiento cuando la bomba estalló en la carnicería de fuego. Ciertamente no se dejarán impresionar por el arte técnico del famoso plano inicial de la obra maestra del cine negro de 1958 de Orson Welles «Touch of Evil», un plano de tres minutos que eleva el suspenso a 11 en una escala de 1 a 10.

Para ser justos, los ratones de laboratorio no son salas de cine. Pero los roedores se quedan cortos como críticos de cine, no solo como puertas de entrada al cerebro. Mientras los ratones miraban los clips de película, los científicos tocaron la corteza visual de cada ratón. Al final del estudio, la comprensión de los libros de texto de cómo el cerebro «ve» se había dañado tanto como un convertible «Touch of Evil», informaron los científicos el lunes.

Dicen que nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de la corteza visual podrían mejorar tecnologías como los automóviles autónomos y las prótesis cerebrales que permiten ver a las personas ciegas.

Joel Zylberberg, experto en aprendizaje automático y neurociencia de la Universidad de York, que no participó en el nuevo estudio, dijo: «La neurociencia nos permite crear mejores tecnologías para áreas como los autos sin conductor y los diagnósticos basados ​​en IA. Buena Sistemas de reconocimiento de objetos». “Pero la visión por computadora se ve obstaculizada por una mala comprensión del procesamiento visual del cerebro.” Los hallazgos “sin precedentes” en el nuevo estudio prometen cambiar eso, dijo.

La comprensión de los libros de texto de cómo ve el cerebro, comenzando con el flujo de fotones a la retina, refleja la investigación en la década de 1960 que ganó a dos pioneros el Premio Nobel de Medicina en 1981. Básicamente, piensa en las neuronas de la corteza visual primaria, donde las señales van primero, que responden a los bordes: bordes verticales, bordes horizontales y todas las direcciones de borde intermedias, móviles y estáticas. Vemos pantallas de portátiles porque sus bordes se encuentran con lo que hay detrás, y aceras porque sus bordes se encuentran con el bordillo. Los sistemas cerebrales de orden superior toman estas percepciones básicas y las procesan en percepciones de escenas u objetos.

Saskia de Vries, neurobióloga del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro que dirigió la investigación de la visión del ratón, dijo que se sabe que el modelo del libro de texto es parcialmente incorrecto y en gran parte incompleto durante más de una década. Para ver si podía hacerlo mejor, ella y sus colegas mostraron a los ratones rejillas simples (muchos bordes), rejillas en movimiento, 118 fotos y aberturas de «toque del mal», registrando los conteos de seis áreas de los ratones. La actividad eléctrica de cientos de neuronas. . Corteza visual de cada ratón.

De Vries dijo que las características visuales a las que respondieron las neuronas indicaron que el modelo de libro de texto «no lo respalda bien». Ella y sus colegas informan en la revista Nature Neuroscience que, según la versión de libro de texto de la corteza visual, solo alrededor del 10 por ciento de las neuronas ópticas del ratón responden a un tipo particular de borde (recto o inclinado, horizontal o vertical), afilado o inclinado. borroso, gordo o delgado) receptivo. En cambio, algunas personas responden solo a los movimientos de los músculos faciales, mientras que otras responden a varias características en lugar de un tipo de borde. Incluso otros podrían incluso responder a los sonidos, especulan.

«Touch of Evil» desencadenó la mayoría de las respuestas neuronales. Eso tiene sentido. En la escena de apertura de Wells, donde la cámara se acerca y se desplaza, barre la escena y diferentes personas y objetos entran y salen del encuadre, la mezcolanza de imágenes debería cubrir casi todo lo que la corteza visual podría necesitar para procesar. las neuronas responden a escenas visuales complejas que a elementos más simples basados ​​en bordes. El equipo del Instituto Allen encontró lo contrario: las rejillas estáticas mostraron el menor interés en las neuronas; Wells tenía una base de seguidores más grande.

En total, el 77 por ciento de las neuronas en la corteza visual del ratón respondieron al menos a una cosa que los científicos les mostraron. Pero en algunas comunidades, solo el 33 por ciento lo hizo. El resto parece estar en huelga.

Esto tampoco debería pasar. «Este es un gran descubrimiento», dijo Bruno Olshausen, neurocientífico de la Universidad de California, Berkeley, quien cree que la neurociencia no conoce más del 20 por ciento de cómo funciona realmente la corteza visual.Cada neurona visual debe Alguno Un poco marginal, «¿Qué están haciendo estas neuronas silenciosas?», Preguntó Olshausen. «Asumiendo que este descubrimiento no es un artefacto, es un enorme [visual] Neuronas que no hacen visión. Esto debería ser una llamada de atención para todos en el campo. Hay serios problemas con el Modelo Estándar. «

El sorprendente hallazgo, agregó, lo convierte en «el primero en neurociencia en describir sistemáticamente una cantidad tan grande de neuronas en diferentes capas, regiones y usando diferentes estímulos. Estos datos serán útiles en los próximos años». modeladores».

Probablemente porque los científicos no mostraron a los ratones imágenes de las características específicas que notaron estas neuronas visuales que no respondían. Pero eso parece poco probable, considerando la variedad de imágenes: mariposas, leopardos, cercas, montañas, árboles, hojas, rocas, aceras, ventanas, escaleras, lápices y más. En cambio, de Vries dijo: «Creo que es un reflejo de lo que sucede en la corteza visual», como las neuronas «visuales» que procesan el sonido u otras cosas no visuales.

Zylberberg de York dijo que dado que los desarrolladores de visión artificial tienen pistas de cómo los ve el cerebro, los resultados del Instituto Allen, si se confirman, enviarían un mensaje importante. «Se nota que no hay desorden [undifferentiated neurons] … haciendo lo mismo, eso es lo que estamos poniendo en nuestro sistema en este momento. En cambio, hay al menos 10 tipos diferentes de «neuronas visuales» que responden a aspectos específicos del mundo visual, una complejidad que los sistemas computarizados de reconocimiento de objetos podrían imitar de manera efectiva.

En cuanto a la elección de los científicos para la película, «Elegimos ‘Touch of Evil’ porque estábamos buscando un corte de película que tuviera mucha acción diferente sin un corte de cámara», dijo de Vries.

Republicado con permiso de STAT.Este artículo apareció originalmente el 16 de diciembre de 2023.