Functional characterization of visual inhibitory mechanisms in motion perception

Resumen

En sus primeras etapas, la percepción del movimiento ha sido tradicionalmente concebida como un proceso en el que diferentes sensores espaciotemporales -sintonizados en orientación y frecuencia- operan en paralelo y de modo independiente sobre la información entrante. Esta noción fue cuestionada por Derrington y Henning (1987), quienes reportaron errores sistemáticos en la discriminación del movimiento cuando se presentaban estímulos compuestos durante un breve periodo de tiempo. Estos estaban integrados por componentes de escala espacial gruesa y fina que excitaban, al mismo tiempo, sensores de movimiento sintonizados a altas y bajas frecuencias espaciales. Más tarde, Serrano-Pedraza, Goddard y Derrington (2007) propusieron un modelo computacional en el que la información procedente de dichos sensores experimentaba interacciones inhibitorias en etapas posteriores del procesamiento del movimiento. Este modelo replicaba los principales resultados recientemente encontrados, desbancando la idea de un procesamiento en paralelo e independiente. Paralelamente, se han realizado numerosos esfuerzos tratando de dilucidar la naturaleza del mecanismo visual inhibitorio subyacente. En concreto, se ha descubierto que diversos parámetros (i.e. el tamaño estimular, la frecuencia espacial, el contraste, etc.) tienen un efecto modulador sobre el mismo. Esta tesis busca obtener una caracterización funcional más profunda de algunos de los aspectos que ejercen dicho efecto modulador sobre el mecanismo inhibitorio. En concreto, explora exhaustivamente el efecto de las frecuencias espaciales relativas y su contraste en estímulos compuestos. Además, examina el efecto que la frecuencia temporal tiene sobre la interacción inhibitoria. Los resultados obtenidos sugieren, en primer lugar, que el contraste y el contenido espectral de los estímulos compuestos tienen un efecto conjunto sobre la fuerza de la interacción inhibitoria; generalmente siendo esta mayor cuando los sensores sintonizados en bajas frecuencias espaciales son excitados con contrastes inferiores a los de alta frecuencia. En segundo lugar, la acción del mecanismo inhibitorio se ve modulada por la frecuencia temporal; sugiriéndose una sintonía en frecuencia temporal del mismo. Los resultados expuestos son replicados exitosamente por un modelo computacional que precisamente implementa interacciones inhibitorias entre las salidas de los sensores de movimiento sintonizados en altas y bajas frecuencias espaciales. Un último aspecto que esta tesis busca aclarar es la organización de los mecanismos de movimiento subyacentes selectivos en frecuencia espacial. Para ello, se utiliza un enfoque basado en diferencias individuales. Así, se reporta un continuo de al menos tres mecanismos selectivos sobre frecuencias espaciales bajas, intermedias y altas para diferentes condiciones de contraste y frecuencia temporal. Dichos mecanismos coinciden con las frecuencias espaciales que deben ser combinadas para lograr la activación del mecanismo inhibitorio. Por tanto, asumiendo que estos mecanismos sirven de sustento para una posterior interacción inhibitoria, este hallazgo plantea un esquema de posibles combinaciones de frecuencia espacial que podrían inducir fuertes activaciones del mecanismo inhibitorio estudiado. Por otro lado, un análisis de la estructura correlacional de los datos en diferentes condiciones de contraste sugiere, levemente, la posibilidad de que la fuerza de la supresión de los mecanismos centro-periferia podría tener un efecto modulador sobre la estructura de mecanismos selectivos en frecuencia espacial. En conclusión, la presente tesis logra con éxito una exploración del funcionamiento del mecanismo inhibitorio, caracterizándolo en función de la frecuencia espacial, el contraste y la frecuencia temporal. Además, esta caracterización se complementa en su eje de frecuencia espacial con información proveniente de un enfoque de diferencias individuales.