En neurociencia , la sintonización neuronal se refiere a la propiedad hipotética de las células cerebrales por la cual representan selectivamente un tipo particular de información sensorial , asociativa , motora o cognitiva . Se ha planteado la hipótesis de que algunas respuestas neuronales están optimizadas para patrones específicos a través de la experiencia . [1] La sintonización neuronal puede ser fuerte y aguda, como se observa en la corteza visual primaria (área V1) (pero consulte Carandini et al 2005 [2] ), o débil y amplia, como se observa en los conjuntos neuronales . Se plantea la hipótesis de que las neuronas individuales están sintonizadas simultáneamente con varias modalidades, como la visual , la auditiva y la olfativa . A menudo se plantea la hipótesis de que las neuronas están sintonizadas con diferentes señales para integrar información de diferentes fuentes. En los modelos computacionales llamados redes neuronales , dicha integración es el principio principal de funcionamiento. Los mejores ejemplos de ajuste neuronal se pueden ver en los sistemas visual, auditivo, olfativo, somatosensorial y de memoria , aunque debido al pequeño número de estímulos probados, la generalidad de las afirmaciones sobre el ajuste neuronal aún es una cuestión abierta.
Los modelos de ajuste neuronal aceptados sugieren que las neuronas responden en diferentes grados en función de la similitud entre el estímulo óptimo de la neurona y el estímulo dado. [3] (Teller (1984), sin embargo, ha desafiado la visión del "detector" de las neuronas sobre bases lógicas) [4] La primera evidencia importante de ajuste neuronal en el sistema visual fue proporcionada por Hubel y Wiesel en 1959. [5] Descubrieron que las rendijas de luz orientadas eran los estímulos más efectivos (de un conjunto muy pequeño probado) para las neuronas de " células simples " de la corteza estriada. [6] Otras neuronas, las " células complejas ", respondían mejor a líneas de una cierta orientación que se movían en una dirección específica. [5] En general, se encontró que las neuronas V1 estaban selectivamente ajustadas a ciertas orientaciones, tamaños, posiciones y formas. [5] Hubel y Wiesel ganaron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1981 por sus descubrimientos relacionados con el procesamiento de información en el sistema visual. [7] (Más recientemente, Carandini et al (2005) han señalado que la distinción entre células "simples" y "complejas" puede no ser válida, observando que "las células simples y complejas pueden no formar una dicotomía en absoluto". [2] )
Mientras que estas células simples en V1 responden a barras orientadas a través de pequeños campos receptivos , el estímulo visual óptimo se vuelve cada vez más complejo a medida que uno se mueve hacia la parte anterior del cerebro. [8] Las neuronas en el área V4 están sintonizadas selectivamente a diferentes longitudes de onda, matices y saturaciones de color. [9] El área temporal media o V5 está sintonizada específicamente a la velocidad y dirección de los estímulos en movimiento. [9] En el vértice de la corriente ventral llamada corteza inferotemporal , las neuronas se sintonizaron con estímulos complejos, como las caras. [8] La sintonización específica de las neuronas intermedias en la corriente ventral es menos clara, porque el rango de variedad de formas que se puede utilizar para sondear es casi infinito. [10]
En la parte anterior de la corriente ventral , varias regiones parecen estar sintonizadas selectivamente para identificar partes del cuerpo ( área corporal extraestriada ), caras ( área fusiforme de la cara ) (según un artículo reciente de Adamson y Troiani (2018), las regiones del área fusiforme de la cara responden por igual a la "comida"), [11] cuerpos en movimiento ( surco temporal superior posterior ) o incluso escenas ( área del lugar parahipocampal ). [9] La sintonización neuronal en estas áreas requiere una discriminación fina entre patrones complejos en cada categoría relevante para el reconocimiento de objetos . [10] Hallazgos recientes sugieren que esta discriminación fina es una función de la experiencia y el nivel individual de categorización con estímulos. Específicamente, Gauthier et al (2001) han realizado un trabajo para mostrar la activación del área fusiforme de la cara (FFA) para las aves en los expertos en aves y los automóviles en los expertos en automóviles en comparación con los estímulos opuestos. [12] Gauthier et al (2002) también utilizaron una nueva clase de objetos llamados Greebles y entrenaron a personas para reconocerlos a niveles individuales. [13] Después del entrenamiento, el FFA se ajustó para distinguir entre esta clase de objetos, así como las caras. [13] Curran et al (2002) entrenaron de manera similar a personas en una clase menos estructurada de objetos llamados "blobs" y mostraron una activación selectiva del FFA para ellos. [14] En general, las neuronas se pueden ajustar selectivamente para discriminar entre ciertos conjuntos de estímulos que se experimentan regularmente en el mundo.
Las neuronas de otros sistemas también se sintonizan selectivamente con los estímulos. En el sistema auditivo , diferentes neuronas pueden responder selectivamente a la frecuencia (tono), amplitud (volumen) y/o complejidad (singularidad) de los sonidos. [9] En el sistema olfativo , las neuronas pueden estar sintonizadas con ciertos tipos de olores. [9] En el sistema gustativo , diferentes neuronas pueden responder selectivamente a diferentes componentes de los alimentos: dulce, ácido, salado y amargo. [9] En el sistema somatosensorial , las neuronas pueden estar sintonizadas selectivamente con diferentes tipos de presión, temperatura, posición corporal y dolor. [9] Esta sintonización en el sistema somatosensorial también proporciona retroalimentación al sistema motor para que pueda sintonizar selectivamente las neuronas para responder de formas específicas a estímulos dados. [9] Finalmente, la codificación y el almacenamiento de información tanto en la memoria a corto como a largo plazo requiere la sintonización de las neuronas de formas complejas para que la información pueda recuperarse más tarde. [9]