Este hallazgo tiene importantes implicaciones para comprender los mecanismos del desarrollo cerebral, con posibles aplicaciones clínicas y tecnológicas relacionadas con la visión artificial

Una investigación realizada por neurocientíficos de la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) muestra el papel clave de las primeras experiencias visuales en el desarrollo del sistema visual. El estudio, publicado en Science Advances, es el primero en demostrar experimentalmente la importancia de la experiencia visual pasiva para la maduración y el funcionamiento adecuado de algunas neuronas clave involucradas en el proceso de la visión. También tiene posibles aplicaciones clínicas para el estudio de nuevas terapias de rehabilitación visual, y aplicaciones tecnológicas, donde podría contribuir a una mejora de los algoritmos de aprendizaje empleado por sistemas de visión artificial.

«Hay dos formas de aprendizaje: la supervisada, la que todos podemos asociar con nuestros padres o maestros guiándonos en el reconocimiento de un objeto, y la no supervisada, que sucede espontánea y pasivamente cuando nos movemos por el mundo observando lo que sucede a nuestro alrededor.» Davide Zoccolan, director del Laboratorio de Neurociencia Visual de la SISSA

Gran parte de lo que seremos como adultos depende de los primeros años de vida, de lo que simplemente observamos que sucede a nuestro alrededor y no solo de lo que se nos enseña explícitamente. Esto también se aplica al desarrollo del sistema visual. Esta es la principal conclusión a la que llegaron Giulio Matteucci and Davide Zoccolan, los neurocientíficos de SISSA responsables de la investigación. En este trabajo, ambos investigadores han estudiado el papel de la experiencia visual espontánea y, en particular, el papel de la continuidad temporal de los estímulos visuales. Esta propiedad es considerada fundamental para la maduración del sistema visual por algunos modelos teóricos que describen matemáticamente los procesos de aprendizaje biológico.

Para probar esta hipótesis, los investigadores realizaron un experimento en el que expusieron diariamente a dos grupos de ratones recién nacidos a diferentes entornos visuales. «Reproducimos una serie de videos, ya sea en su versión original o después de mezclar aleatoriamente los fotogramas individuales (o imágenes), 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 de las llamadas «células complejas» de la corteza visual. Estas neuronas juegan un papel clave en el procesamiento visual, ya que permiten reconocer la orientación del contorno de un objeto, independientemente de su posición exacta en el campo visual, una habilidad perceptiva que solo recientemente se ha implementado en sistemas de visión artificial.

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Según los autores del estudio, estos resultados podrían tener implicaciones clínicas y tecnológicas centradas en la rehabilitación en pacientes con complicaciones visuales congénitas, como las cataratas, y en la mejora de los sistemas visuales artificiales. Estos sistemas utilizan en la actualidad principalmente técnicas de aprendizaje supervisado, que requieren el uso de millones de imágenes. Los hallazgos del estudio 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.

Fuente: SISSA Unsupervised experience with temporal continuity of the visual environment is causally involved in the development of V1 complex cells. Science Advances, 2020. https://doi.org/10.1126/sciadv.aba3742

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