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Los ojos lo tienen – Technology Org

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Un nuevo estudio en ratones ha revelado detalles nunca antes vistos sobre cómo se forma en ellos la complicada red visual. Esta investigación podría informar futuras investigaciones sobre la tratamiento de la ceguera congénita. Pero dados los paralelismos entre el tejido neural biológico y la inteligencia artificial digital, esta investigación también podría ayudar a los ingenieros de software a desarrollar inteligencias artificiales mejores y más generales.

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Redes visuales en ratones en desarrollo. Estos escaneos de un cerebro de ratón en desarrollo muestran que las áreas visuales corticales de orden superior reciben información visual de los núcleos talámicos. Los colores magenta y cian representan diferentes vías neuronales que se forman antes que las conexiones dentro de las áreas corticales. Crédito de la imagen: Murakami et al.

Si pudieras ver la naturaleza en forma de red de las neuronas y las estructuras que forman el cerebro y los sistemas sensoriales de los animales, podrías pensar que es solo un lío complicado al azar. Pero investigadores como los neurocientíficos pueden observar este caos y deducir no solo estructuras discretas, sino también determinar sus funciones. Recientemente, el profesor Kenichi Ohki y el profesor asistente Tomonari Murakami del Departamento de Fisiología de la Universidad de Tokio y su equipo estudiaron una formación particular para aprender cómo se forma: el sistema de visión.

“Los ojos, ciertas partes del cerebro y la red neuronal que los conecta forman el sistema de visión. Una analogía cruda podría ser una cámara conectada por un cable a una pantalla que tu yo consciente puede ver. Pero una descripción biológica precisa de este sistema es extremadamente complicada”, dijo Murakami. “Hay una gran cantidad de áreas corticales visuales involucradas y estas están dispuestas en capas que forman una especie de estructura jerárquica. Esta idea no es nueva, pero no se sabía cómo se forman durante el desarrollo las conexiones entre las primeras etapas de esta red, o áreas primarias, y las áreas involucradas en el procesamiento de señales visuales, o áreas corticales visuales superiores. Nos propusimos averiguar cómo sucede esto”.

El equipo estudió los sistemas de visión en desarrollo de los ratones. En particular, observaron áreas denominadas regiones corticales y talámicas. Al observar cómo se desarrollaron las neuronas en estas regiones en ratones recién nacidos y cuándo se activaron estas redes, el equipo pudo describir de manera más general los mecanismos que gobiernan el crecimiento del sistema de visión.

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Cambio de desarrollo. Los investigadores pudieron visualizar los cambios de desarrollo en el sistema visual del ratón. Los patrones que se muestran en visualizaciones como estas muestran el patrón espaciotemporal de la actividad neuronal en las áreas visuales corticales. Crédito de la imagen: Murakami et al.

“A medida que registramos la red cada vez más densa de conexiones en el tiempo, saltó algo que nos sorprendió”, dijo Murakami. “Esperábamos que la red visual formara muchas conexiones entre el área cortical primero, reflejando la estructura jerárquica de todo el sistema. Pero, de hecho, las vías neuronales paralelas desde las retinas de los ojos que conducen a las áreas corticales se forman antes que las que se encuentran entre las áreas corticales. Este nuevo hecho cambia lo que sabemos sobre esta área del desarrollo cortical”.

Este estudio se realizó no solo para satisfacer la curiosidad, sino también porque la investigación fundamental de este tipo puede formar la base de futuras investigaciones médicas que pueden mejorar la vida de las personas: en este caso, la hipótesis del equipo de que su investigación en ratones probablemente pueda explicar el desarrollo visual en primates, incluidos los humanos. Y esto, a su vez, podría ayudar a los investigadores que buscan tratar la ceguera congénita.

“Hay otro campo de investigación que también puede aprender de lo que hemos hecho aquí”, dijo Ohki. “La inteligencia artificial a menudo se basa en redes neuronales artificiales digitales. Estos suelen estar estructurados en varias capas, lo que les otorga una funcionalidad compleja. Pero ahora que hemos demostrado que al menos algunos sistemas neuronales biológicos desarrollan estructuras paralelas antes de las capas, los ingenieros de software podrían inspirarse en esto para experimentar con nuevas metodologías de diseño. Es concebible que esto pueda ayudarlos en su objetivo de crear cada vez más inteligencias de propósito general capaces de resolver una amplia variedad de problemas”.

Fuente: Universidad de Ciencias de Tokio






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