El procesamiento visual es un término que se refiere a la capacidad del cerebro para utilizar e interpretar la información visual del mundo. El proceso de convertir la energía de la luz en una imagen significativa es un proceso complejo que se ve facilitado por numerosas estructuras cerebrales y procesos cognitivos de nivel superior.
A nivel anatómico, la energía luminosa entra primero en el ojo a través de la córnea , donde la luz se desvía. Después de pasar por la córnea, la luz pasa por la pupila y luego por el cristalino del ojo, donde se desvía en mayor grado y se enfoca sobre la retina. La retina es donde se encuentra un grupo de células sensibles a la luz llamadas fotorreceptores . Hay dos tipos de fotorreceptores: bastones y conos . Los bastones son sensibles a la luz tenue y los conos son más capaces de transducir la luz brillante. Los fotorreceptores se conectan a las células bipolares , que inducen potenciales de acción en las células ganglionares de la retina . Estas células ganglionares de la retina forman un haz en el disco óptico , que es una parte del nervio óptico .
Los dos nervios ópticos de cada ojo se encuentran en el quiasma óptico , donde se cruzan las fibras nerviosas de cada retina nasal. Esto da como resultado que la mitad derecha del campo visual de cada ojo esté representada en el hemisferio izquierdo y la mitad izquierda del campo visual de cada ojo esté representada en el hemisferio derecho . El tracto óptico luego se divide en dos vías visuales, la vía geniculoestriada y la vía tectopulvinar , que envían información visual a la corteza visual del lóbulo occipital para un procesamiento de nivel superior (Whishaw y Kolb, 2015).
El sistema visual está organizado jerárquicamente, con áreas anatómicas que tienen funciones especializadas en el procesamiento visual. El procesamiento visual de bajo nivel se ocupa de determinar diferentes tipos de contraste entre las imágenes proyectadas en la retina, mientras que el procesamiento visual de alto nivel se refiere a los procesos cognitivos que integran información de diversas fuentes en la información visual que se representa en la conciencia de uno. El procesamiento de objetos, incluidas tareas como el reconocimiento y la ubicación de objetos , es un ejemplo de procesamiento visual de alto nivel. El procesamiento visual de alto nivel depende tanto de procesos de arriba hacia abajo como de abajo hacia arriba. El procesamiento de abajo hacia arriba se refiere a la capacidad del sistema visual de utilizar la información visual entrante, que fluye en un camino unidireccional desde la retina hasta las áreas corticales superiores. El procesamiento de arriba hacia abajo se refiere al uso del conocimiento y el contexto previos para procesar la información visual y cambiar la información transmitida por las neuronas, alterando la forma en que se sintonizan con un estímulo. Todas las áreas de la vía visual, excepto la retina, pueden verse influenciadas por el procesamiento de arriba hacia abajo.
Existe una visión tradicional de que el procesamiento visual sigue un sistema de retroalimentación en el que hay un proceso unidireccional por el cual la luz se envía desde la retina a las áreas corticales superiores; sin embargo, cada vez hay más evidencia de que las vías visuales operan de manera bidireccional, con mecanismos de retroalimentación y retroalimentación que transmiten información hacia y desde las áreas corticales inferiores y superiores. [1] Varios estudios han demostrado esta idea de que el procesamiento visual depende tanto de sistemas de retroalimentación como de retroalimentación (Jensen et al., 2015; Layher et al., 2014; Lee, 2002). Varios estudios que registraron neuronas visuales tempranas en monos macacos encontraron evidencia de que las neuronas visuales tempranas son sensibles a las características tanto dentro de sus campos receptivos como del contexto global de una escena. [2] Otros dos estudios con monos utilizaron la electrofisiología para encontrar diferentes frecuencias asociadas con el procesamiento de retroalimentación y retroalimentación en monos (Orban, 2008; Schenden y Ganis, 2005). Los estudios realizados con monos también han demostrado que las neuronas de las áreas visuales de nivel superior son selectivas a determinados estímulos. Un estudio que utilizó registros de unidades individuales en monos macacos descubrió que las neuronas del área visual temporal media, también conocida como área MT o V5, eran altamente selectivas tanto para la dirección como para la velocidad (Maunsell y Van Essen, 1983).
Existen diversos trastornos que se sabe que causan déficits en el procesamiento visual de alto nivel, entre ellos la agnosia visual de objetos , la prosopagnosia , la topographagnosia , la alexia , la acromatopsia , la acinetopsia , el síndrome de Balint y la astereopsis. Estos déficits son causados por daños en la estructura cerebral implicada en la corriente visual ventral o dorsal (Barton 2011).
Los modelos anteriores de procesamiento visual han distinguido ciertas áreas del cerebro por los estímulos específicos a los que son más sensibles; por ejemplo, se ha demostrado que el área del lugar parahipocampal (PPA) tiene una mayor activación cuando se le presentan edificios y escenas de lugares (Epstein y Kanwisher, 1998), mientras que el área fusiforme de la cara (FFA) responde principalmente con fuerza a caras y estímulos similares a caras (Kanwisher et al., 1997).
El área de lugar parahipocampal (PPA) se encuentra en el giro parahipocampal posterior , que a su vez está contenido en el lóbulo temporal medial con proximidad cercana al hipocampo . Su nombre proviene de la mayor respuesta neuronal en la PPA cuando se ven lugares, como edificios, casas y otras estructuras, y cuando se ven escenas ambientales, tanto interiores como exteriores (Epstein y Kanwisher, 1998). Esto no quiere decir que la PPA no muestre activación cuando se presentan otros estímulos visuales: cuando se presentan objetos familiares que no son edificios ni caras, como sillas, también hay cierta activación dentro de la PPA (Ishai et al., 2000). Sin embargo, parece que la PPA está asociada con el procesamiento visual de edificios y lugares, ya que los pacientes que han experimentado daño en el área parahipocampal demuestran desorientación topográfica, en otras palabras, incapacidad para navegar en entornos familiares y desconocidos (Habib y Sirigu, 1987). Fuera del procesamiento visual, el giro parahipocampal está involucrado tanto en la memoria espacial como en la navegación espacial (Squire y Zola-Morgan, 1991).
El área fusiforme de la cara se encuentra dentro de la corteza temporal inferior en el giro fusiforme . De manera similar a la PPA, la FFA exhibe una mayor activación neuronal cuando procesa visualmente caras más que lugares o edificios (Kanwisher et al., 1997). Sin embargo, el área fusiforme también muestra activación para otros estímulos y puede entrenarse para especializarse en el procesamiento visual de objetos de especialización. Estudios anteriores han investigado la activación de la FFA en personas con entrenamiento visual especializado, como observadores de aves o expertos en automóviles que han adaptado una habilidad visual para identificar rasgos de aves y automóviles respectivamente. Se ha demostrado que estos expertos han desarrollado la activación de la FFA para su experiencia visual específica. Otros experimentos han estudiado la capacidad de desarrollar experiencia en la FFA utilizando "greebles", un estímulo visual generado para tener unos pocos componentes que pueden combinarse para hacer una serie de configuraciones diferentes, de manera muy similar a cómo se puede utilizar una variedad de rasgos faciales ligeramente diferentes para construir una cara única. Los participantes fueron entrenados en su capacidad para distinguir greebles por diferentes características y se les midió la activación en el FFA periódicamente a lo largo de su aprendizaje; los resultados después del entrenamiento demostraron que la activación del greeble en el FFA aumentó con el tiempo, mientras que las respuestas del FFA a las caras en realidad disminuyeron con el aumento del entrenamiento con greebles. Estos resultados sugirieron tres hallazgos principales con respecto al FFA en el procesamiento visual: en primer lugar, el FFA no procesa exclusivamente caras; en segundo lugar, el FFA demuestra activación para tareas visuales "expertas" y puede ser entrenado con el tiempo para adaptarse a nuevos estímulos visuales; por último, el FFA no mantiene niveles constantes de activación para todos los estímulos y, en cambio, parece "compartir" la activación de tal manera que los estímulos vistos con más frecuencia reciben la mayor activación en el FFA, como se vio en el estudio de los greebles (Gauthier et al., 2000).
Algunas investigaciones sugieren que el desarrollo de la FFA y la PPA se debe a la especialización de ciertas tareas visuales y su relación con otros patrones de procesamiento visual en el cerebro. En particular, la investigación existente muestra que la activación de la FFA cae dentro del área del cerebro que procesa el campo de visión inmediato, mientras que la activación de la PPA se ubica en áreas del cerebro que manejan la visión periférica y la visión justo fuera del campo de visión directo (Levy et al., 2001). Esto sugiere que la FFA y la PPA pueden haber desarrollado ciertas especializaciones debido a las tareas visuales comunes dentro de esos campos de visión. Debido a que los rostros se procesan comúnmente en el campo de visión inmediato, las partes del cerebro que procesan el campo de visión directo eventualmente también se especializan en tareas más detalladas como el reconocimiento de rostros . El mismo concepto se aplica al lugar: debido a que los edificios y las ubicaciones a menudo se ven en su totalidad, ya sea fuera del campo de visión o en la periferia de un individuo, cualquier especialización visual de edificios o ubicaciones se procesará dentro de las áreas del cerebro que manejan la visión periférica. Por ello, formas que vemos comúnmente, como casas y edificios, se especializan en ciertas regiones del cerebro, es decir, la PPA.