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Contenidos
Perspectivas y discusiones
Atención y anticipación visual
Arquitectura funcional del sistema visual
Ciclo percepción - acción
Conceptos introductorios
Un artículo maravilloso
Un artículo de gran calidad inspiró la realización de esta presentación.
A
Miller y Wesley - 2015
"De la visión a la decisión":
el rol de la atención visual
en la performance en deportes de élite
(un excelente trabajo para comprender como
construimos la imagen visual y decidimos)
B
Una presentación descriptiva y no prescriptiva, sin
análisis de consecuencias
prácticas
C
Para metodología hay varias
presentaciones disponibles
Conceptos introductorios
A
B
C
D En el deporte
Que interactúan veloz y
complejamente una vez que las señales
salen del ojo
La atención esculpe el procesamiento
visual y tiene un rol crítico en la toma de
decisiones
La tarea clave: convertir el input visual en rápidas
decisiones sobre la acción
La performance en los deportes de élite se deposita en un complejo conjunto
de funciones cerebrales
Ciclo percepción - acción
El puente percepción - acción es construido por un conjunto de redes cerebrales, tanto corticales como subcorticales.
Su análisis reviste particular interés.
A
Es un constructo teórico que
propone una cadena multinivel de operaciones
neurales requeridas para guiar la acción
B
Guiar la acción basada en las
propias experiencias sensoriales
multimodales, es decir, de varios
sentidos
C
Nos concentraremos en la modalidad
visual: se llama
"integración visuomotora"
Integración visuomotora
A
B
C
D
Es el aporte desde los múltiples niveles del sistema visual que proveen datos sensoriales
actualizados
Para la planificación y ejecución de la acción en/o desde los lóbulos occipitales, parietales y
temporales a los frontales
Cualquiera sea la acción, un conjunto de sistemas organizados jerárquicamente es
solicitado
Ellos ofrecen una representación coherente en tiempo real del entorno visual que guían las
decisiones acerca de la acción
En alto rendimiento
Esta integración visuomotora
sucede en milésimas de segundo y las exigencias
en deportes de alto rendimiento son intensas
¿Qué maquinaria
neural lo permite o sostiene?
¿Cómo se incorporan las experiencias del
pasado?
Las experiencias del pasado
son importantes y hay un momento preciso en el cual se incorporan al
proceso
El objetivo de la acción también permite filtrar -
seleccionar la información visual más relevante y
descartar la que no es tal
De la retina a la corteza visual primaria
Otra mirada del mismo proceso
Luego del procesamiento occipital
Para la integración visuomotora y el ciclo percepción - acción.
Los 3 principales correlatos neurales son:
CPC o corteza parietal posterior
CTI o corteza temporal inferior
CPF o corteza prefrontal
Orquestan la integración visuomotora por múltiples conexiones recíprocas
Del procesamiento occipital en adelante
CPP
CTI
CPF
Recordemos
Más que ser un procesador pasivo de señales visuales que ingresan, el
cerebro es un órgano productivo, creativo y predictivo
Aprovecha milisegundos críticos incrementando la eficiencia y fidelidad
del procesamiento visual de manera
proactiva
¿Qué pasa con las señales una vez que ingresan a la
corteza visual?
¿Cómo localizamos e identificamos los objetos?
Idea clave
¿Cómo la atención juega un papel directo en los
deportes impactando la amplitud y
velocidad de las señales visuales en el
cerebro?
¿Cómo se explica el "ojo quieto"?
¿Cómo opera la integración visuomotora?
¿Porqué son capaces de fijaciones correctas?
Profundizando la integración visuomotora
A No es un concepto unitario o una destreza sino una
cadena de funciones visuomotoras críticas relacionadas y coordinadas durante la acción
B Es producto de una correlación de operaciones en el
cerebro, de naturaleza jerárquica y con propiedades de respuesta de complejidad creciente
C La redes que guían la integración visuomotora son
organizadas en jerarquías sinápticas que proceden de múltiples niveles corticales cada vez más complejas
Jerarquías neurales crecientes en complejidad
Base
Coaliciones
Integración
En la base de esta jerarquía hay
cortezas sensoriales de "bajo nivel" unimodales
especializadas en extraer
componentes particulares de la
escena visual
Estas asociaciones o asambleas son
enlazadas automáticamente
y las señales unimodales
convergen en áreas
asociativas de mayor jerarquía
Estas asambleas neurales integran
los atributos unimodales en
representaciones complejas de
objetos: regiones de
control heteromodal y multisensorial
En el tope de la jerarquía
Hay regiones de control heteromodal y multisensorial que configuran el link directo entre visión y acción.
Ellas son:
Corteza parietal posterior.
Corteza temporal inferior.
Corteza prefrontal.
Ellas son CPP
CPF
CTI
Integración e interacción
Las funciones específicas de la integración
visuomotora no son cartografiadas por áreas cerebrales que operan
aisladas entre sí
Cada función requiere una interacción armónica de
redes neurales coordinadas recíprocamente
A pesar de la división de la corteza según funciones, las redes son bi - direccionales: feed-back y feed-forward
Convergencia de señales
Después del quiasma
B
E
C
D
A
Del núcleo geniculado lateral del
tálamo
A la capa 4 de la corteza visual 1
Las neuronas de la V1
empiezan a disparar 30 ms luego de
la transducción
en retina
Cada neurona de la V1 responde de acuerdo al
campo receptivo de la retina
Y empiezan a extraer
información de la escena visual
8 áreas visuales y análisis
V2 V3
V4 V1
V5 V7 V6
V8
Áreas visuales y procesamiento analítico
En la corteza visual hay sistemas detectores de ejecución y performance.
Entre la V1 y la V8 re registran todos los componentes analíticos de la acción:
1. V1: registro inicial de acontecimientos, líneas rectas.
2. V2: procesa forma.
3. V3: procesa ángulos.
4. V4: procesa colores.
5. V5: procesa movimiento y dirección.
6. V6: procesa profundidad y movimiento propio.
7. V7: procesa movimiento estéreo.
8. V8: procesa mayor respuesta al color.
Regiones de procesamiento analítico
Procesamiento analítico en 17, 18 y 19
Son las áreas 17, 18 y 19 del lóbulo occipital.
Luego las señales visuales divergen hacia los lóbulos parietal y temporal.
Terminan su viaje en la corteza prefrontal.
Asambleas neurales en la pre - estriada responden a
atributos específicos del
estímulo
De la estriada V1 a la pre - estriada V2 y
estas neuronas ya son
selectivas de componentes específicos del
objeto
En la V1 las preferencias visuales son
sencillas: la complejidad
aumenta conforme
ascendemos en la jerarquía
Hacia un nivel de jerarquía mayor
Luego las señales se mueven de manera paralela hacia mayores jerarquías de procesamiento visual.
A B C
Unión o "atado" perceptual
La unión es mediada por la sincronización distribuida de la actividad neural a través de módulos específicos que comprometen el objeto percibido.
Francis Crick Problema de la unión
The binding problem
Luego de las áreas secundarias 18 y 19
Son niveles más altos en la jerarquía visual.
Vía dorsal
Responsable del procesamiento
espacial, determinando el
"dónde" del objeto
Las señales visuales divergen en dos caminos
Vía ventral
Responsable del procesamiento
para la identidad, es decir, el "que"
del objeto
Las dos vías
Dorsal parietal
Ventral temporal
Anterior CPF
Posterior occipital
Otro esquema de las dos vías
La vía dorsal
Clave
Luego otros niveles contribuyen a configurar el campo visual
Provee información rudimentaria
Al final de esta vía hay conexiones con el área 6
Configura el campo visual frontal, controlando los movimientos del ojo para la atención espacial
Se conectan con subsistemas
encargados de la atención espacial
Compuesta por vías
magnocelulares
La vía ventral
CTI: corteza temporal inferior, cuyas neuronas responden selectivamente a caras, escenas, otros objetos.
Clave
Parvocelular
Envía señales al lóbulo temporal
inferior (corteza visual extraestriada)
Sus áreas están especializadas en categorizar objetos
particulares
Muy importante
La vía ventral termina también en la corteza
prefrontal o CPF
Y guía decisiones adecuadas sobre las acciones
La CPF integra información de identidad y localización
Algo más de la vía ventral
La percepción activa implica una fuerte conexión entre CPF (corteza pre-frontal) y CTI (corteza temporal inferior).
La vía ventral y su terminación en la CPF legislan la motilidad ocular para extraer más información del objeto.
A
Confirman identidad
B
Con movimientos oculares guiados
C
Conexiones con el área 6 y MP1
Reconocimiento de objetos, personas
Dos relevos importantes de la vía ventral
Antes de su acceso a la
corteza pre - motora
En el hipocampo.
En el lóbulo límbico.
Papel de estos dos relevos
Antes de seguir su periplo hasta la corteza pre-motora.
Hipocampo:
Abstracción e integración de experiencias anteriores
Lóbulo límbico:
Integración de experiencias emocionales
Siguiente relevo: la corteza prefrontal
Esta convergencia
integra la información de localización e
identidad
Esta integración de
la CPF promueve decisiones flexibles
Integra información que proviene de los lóbulos parietal y temporal
Estas áreas parietales, temporales y frontales tienen mapas topográficos del espacio
retinotópico
Las rutas de la integración visuomotora
Secuencia de acuerdo a la tonalidad de las flechas
Según Miller y Wesley - 2015
Detalles del artículo
The neural substrates of the perception - action cycle involve a hierarchic set of brain areas concerned with different components of visual processing, attention, and control/ selection of appropriate responses.
This figure shows a general landscape of these functions including a schematic of the ventral and dorsal ‘‘what’’ and ‘‘where’’ attention systems.
Atención visual y deporte
En todo momento el deportista está "bombardeado" por estímulos visuales.
A B C D
Son muchos y sólo pocos
son relevantes
para la selección de
la acción
El cerebro tiene que gerenciar
las limitaciones
de la capacidad
visual
Debe favorecer el procesar los inputs más relevantes para una acción
En este proceso la atención
visual juega un rol
clave, crucial en el
deporte
Cuello de botella
Sólo un pequeño número de representaciones son seleccionadas para ser "atadas".
Finalmente atada o unida
Relevante
Central
Periférica
Maquinaria neural de la atención visual
Es crucial en el deporte.
Tiene valor predictivo del entorno visual.
En el deporte de élite el ciclo percepción - acción debe realizarse a escalas temporales ínfimas, increíbles.
Dos tipos de conocimiento aceleran el ciclo percepción - acción:
1. Experiencias pasadas.
2. Conocimiento de metas y su significado.
Los modelos predictivos dependen de la experiencia.
2 mecanismos primarios
Para formar rápidas predicciones en el deporte.
Top - down Originados en la CPF
Nos concentramos en el primer mecanismo
Bottom - up Señales visuales gatillan
automáticamente representaciones
perceptuales y motoras
La corteza prefrontal
A Es el "ápex" perceptual
B Genera modelos predictivos
C
Activando representaciones del objeto
D
Orientación predictiva y búsqueda visual
Esto prepara mecanismos
sensoriales para procesar futuros
eventos
Orientación predictiva y búsqueda visual
¿Cómo es que el cerebro advierte de la temprana información visual compitiendo por los recursos neurales que es relevante
y que debe pasar a otra jerarquía de procesamiento?
Empleando la experiencia para dirigir la atención
voluntaria
El conjunto de mecanismos comienza por un proceso llamado "detección del target"
Habilidad ara rápidamente detectar
estímulos relevantes del entorno para la acción
Estudiar lo que son "targets visuales"
Set de objetos visuales heterogéneos que son activados por representaciones presentes del mapeo del estimulo - respuesta de la conducta por venir:
pueden ser objetos o localizaciones espaciales
específicas entre objetos
Targets visuales
Representación Mapeo Conductas
La atención espacial
Es el "sabiendo el dónde" en el espacio.
Facilita la detección del target y el procesamiento visual.
Trabaja análoga a una "mancha luminosa" de la atención.
Iluminando un sector particular del proceso.
Hace foco en una localización espacial particular.
Y filtran información proveniente de las áreas retinotópicas visuales.
Rol clave de la atención espacial
Luego que las señales desde los centros predictivos de la CPF son procesadas, la red de atención frontoparietal dorsal es empleada para dirigir la atención espacial hacia la localización del target.
Facilita el procesamiento de las señales visuales que
ingresan
Actividad pre - estímulo
Porque esta red activa
neuronas de las cortezas
visuales Las áreas visuales
incrementan 30% al 40% su actividad
La vía fronto-parietal dorsal localiza el target
Control de movimientos
oculares
La corteza asociativa parietal
posterior no sólo recibe información visual, sino
también auditiva y
somestésica y de ahí emite
su integración a la corteza frontal para planificar la
acción
Clave: controlar movimientos oculares
Inhibir la activación de columnas que alojan las motoneuronas que inervan la musculatura del ojo.
La inhibición evita distracciones.
Algo más sbre la atención espacial
La calidad del procesamiento sensorial depende de la actividad anticipatoria liderada por la atención visual - espacial.
Sistema frontoparietal
Detectar objetivos relevantes
Detectar targets
Anticipación sensorial
Prepara para el procesamiento
La atención espacial es clave
para la detección de los
targets más relevantes
Importante saber la composición de los targets
Saber la composición de los targets
Muchas veces los atletas deben buscar targets particulares sin expectativas específicas de localización espacial.
Esto se llama "búsqueda visual".
La complican los
distractores
¿Es procesamiento
serial o paralelo?
Buscar en multitudes
(Wally)
Depende de cuán
distractor sea el fondo
Perspectivas y discusiones
Profundizar el estudio de los circuitos y vías implicadas en el ciclo percepción - acción.
Perfilar metodologías específicas
Aplicar
Investigar
Estudiar
Pensar
