La observación pasiva, clave para el desarrollo de nuestra visión

Neurocientíficos italianos han demostrado que, al igual que para el desarrollo de los niños es importante la observación del entorno (aparte de la enseñanza), también lo es la experiencia visual pasiva para la maduración y el buen funcionamiento de algunas neuronas clave involucradas en el proceso de la visión.

Este estudio, llevado a cabo por investigadores de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA), es un paso fundamental para la comprensión de los mecanismos de aprendizajedurante el desarrollo y tiene implicaciones clínicas para el estudio de nuevas terapias de rehabilitación visual. Al mismo tiempo, podría conducir a una mejora de los algoritmos de aprendizaje automático empleados por los sistemas de visión artificial.

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Agencias

El desarrollo hasta la edad adulta depende de la observación del entorno y no solo de la enseñanza explícita. Esto también se aplica al desarrollo del sistema visual. Esta es la conclusión a la que han llegado dos neurocientíficos de la SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati), quienes, por primera vez, han demostrado experimentalmente la importancia de la experiencia visual pasiva para la maduración y el buen funcionamiento de algunas neuronas clave involucradas en el proceso de la visión.

Fundamental para la maduración visual

Según esta investigación, publicada en la revista científica 'Science Advances', desde las primeras etapas de la gestación el sistema visual está sujeto a continuos estímulos que se vuelven cada vez más intensos y estructurados después del nacimiento. Están en el centro de los mecanismos de aprendizaje que, según algunas teorías, son fundamentales para el desarrollo de la visión.

"El aprendizaje se da de dos maneras: o bien 'supervisado', es decir, guiado por un profesor, o bien 'no supervisado', es decir, basado en la exposición espontánea y pasiva al entorno", explica a Medical Xpress Davide Zoccolan, director del Laboratorio de Neurociencia Visual del SISSA e investigador principal. "El primero es el que todos podemos asociar con nuestros padres o profesores, que nos dirigen al reconocimiento de un objeto. El segundo ocurre espontáneamente, pasivamente, cuando nos movemos por el mundo observando lo que sucede a nuestro alrededor".

"El aprendizaje se da de dos maneras: o bien 'supervisado', o bien 'no supervisado'"

Los investigadores han estudiado el papel de esa experiencia visual espontánea, en particular el papel de la continuidad temporal de los estímulos visuales. Esta propiedad de la experiencia visual natural se considera fundamental para la maduración del sistema visual por medio de modelos teóricos que describen matemáticamente los procesos biológicos de aprendizaje.

Para poner a prueba esta hipótesis, los investigadores expusieron diariamente a entornos visuales diferentes a dos grupos de roedores jóvenes. "Reprodujimos una serie de videos, ya sea en su versión original o después de barajar aleatoriamente los cuadros (o imágenes) individuales, destruyendo así la continuidad temporal de la experiencia visual", explican los científicos.

"En los sujetos expuestos a este flujo visual discontinuo, observamos el deterioro de la maduración de algunas células llamadas 'complejas' de la corteza visual. Estas neuronas juegan un papel clave en el procesamiento visual: permiten reconocer la orientación del contorno de un objeto independientemente de su posición exacta en el campo visual, una capacidad perceptiva que solo recientemente se ha implementado en los sistemas de visión artificial. La constatación de que su maduración es altamente sensible al grado de continuidad de la experiencia visual es la primera confirmación experimental directa de la predicción teórica".

Aplicaciones clínicas

Estas observaciones muestran la importancia de la experiencia visual pasiva para el desarrollo del sistema visual. También indican que las formas de aprendizaje espontáneo están en la base del desarrollo de al menos alguna función visual elemental, mientras que otras formas de aprendizaje solo entran en juego más tarde debido a la adquisición de habilidades más específicas y sofisticadas.

Estos resultados tienen posibles implicaciones clínicas y tecnológicas. "En algunos países en vías de desarrollo hay niños que sufren de cataratascongénitas que, tras la cirugía para extirparlas, tienen que desarrollar sus habilidades de reconocimiento visual sustancialmente desde cero. Ya hoy en día, algunos enfoques de rehabilitación explotan la continuidad temporal de estímulos visuales específicos (por ejemplo, las formas geométricas en movimiento) para enseñar a estos pacientes a discriminar los objetos visuales".

"Nuestros resultados confirman la validez de estos enfoques, revelando los mecanismos neuronales que hay detrás, y sugieren posibles mejoras y simplificaciones. Además, el desarrollo de sistemas visuales artificiales utiliza actualmente principalmente técnicas de aprendizaje 'supervisado', que requieren el uso de millones de imágenes. Nuestros resultados sugieren que estos métodos deberían complementarse con algoritmos de aprendizaje 'no supervisado' que imiten los procesos que funcionan en el cerebro para que el entrenamiento sea más rápido y eficiente", añaden.