En un estudio reciente de Nature, un grupo de científicos investigaron cómo el cerebro integra la información de los ojos y el sentido del tacto para formar mapas complejos de su entorno.

Sus hallazgos revelaron que el cerebro contiene mapas extensos y coordinados que vinculan la visión y el tacto, respaldando un sistema integrado y encarnado.

Los sistemas visuales y táctiles interactúan naturalmente en los humanos

La percepción humana está determinada por las interacciones entre los sistemas sensoriales, en particular la estrecha relación entre la visión y el tacto. Cuando alguien ve que tocan a otra persona o que esta siente dolor, su sistema somatosensorial a menudo responde como si ellos mismos fueran tocados.

Estudios previos de neuroimagen han demostrado que observar acciones o tocar activan regiones específicas de partes del cuerpo en las cortezas somatosensorial y motora, y también se advierten efectos intermodales similares en áreas visuales de nivel superior. Estas interacciones favorecen las experiencias indirectas, la empatía y la cognición corporizada. Sin embargo, aún no está claro cómo el cerebro vincula las estructuras computacionales de la visión y la somatosensibilidad.

Incluso sin estimulación externa, las áreas somatosensoriales pueden estar activas durante procesos autorreferenciales, introspectivos o centrados en cuerpo. Por el contrario, cuando la información visual sugiere interacción corporal, el cerebro debe traducir la información visual a formatos somatosensoriales. Esto predice la existencia de regiones neuronales que están sintonizadas conjuntamente con marcos de referencia visuales y somatosensoriales.

Los escáneres de alta resolución rastrean vínculos funcionales a través de la corteza

Los investigadores desarrollaron un nuevo modelo computacional para examinar las conexiones entre cada parte del cerebro y los sistemas visual y somatosensorial. Se centraron en dos áreas “fuente” principales: la corteza visual primaria, que contiene un mapa del campo visual, y la corteza somatosensorial primaria, que incluye un mapa de los receptores sensoriales del cuerpo.

Utilizaron datos de alta resolución de 174 participantes del Proyecto Conectoma Humano, cada uno de los cuales completó una hora de exploraciones en reposo y una hora de exploraciones mirando vídeos.

Para cada pequeña unidad cerebral (vóxel), el modelo estimó la fuerza de sus conexiones funcionales con diferentes ubicaciones dentro de la corteza visual primaria y la corteza somatosensorial primaria.

Estos patrones de conectividad permitieron a los investigadores inferir si un vóxel respondía más como un área sintonizada visualmente, un área sintonizada corporalmente o una combinación de ambas. Probaron qué tan bien se ajustaban los diferentes modelos a los datos mediante validación cruzada para garantizar la fiabilidad de los hallazgos, empleando un enfoque que divide automáticamente la varianza explicada por fuentes visuales versus fuentes somatosensoriales.

El equipo también realizó varios análisis complementarios, incluyendo pruebas estadísticas de fuerza somatotópica, agrupamiento para identificar patrones y comprobaciones para asegurar la consistencia de los resultados entre los diferentes grupos de participantes. También identificaron regiones visuales selectivas del cuerpo para compararlas con las predicciones del modelo de ajuste y sintonización multimodal (visual combinado con táctil).

La visualización de vídeos aumenta la actividad táctil en la corteza visual

En reposo, el modelo reveló una organización generalizada relacionada con las partes del cuerpo en diversas regiones cerebrales, incluyendo las áreas parietal, frontal, medial e insular. Estos mapas mostraron el orden esperado de las diferentes partes del cuerpo, como el típico gradiente de dedos del pie a la lengua.

Los patrones de representaciones de las extremidades inferiores, el tronco y las extremidades superiores coinciden con lo que se sabe de investigaciones somatosensoriales previas. Cabe destacar que estos mapas ordenados aparecieron incluso sin contacto o movimiento, aunque los autores señalan que la actividad espontánea en estado de reposo no puede vincularse a un contenido mental específico.

Durante la visualización de vídeos, la conectividad relacionada con el cuerpo se fortaleció significativamente y se extendió a aproximadamente la mitad de la corteza. Las áreas sensoriales primarias se mantuvieron prácticamente sin cambios, pero las regiones somatosensoriales y parietales de nivel superior mostraron aumentos significativos, lo que se alinea con la forma en que las personas procesan las acciones observadas y el tacto en los demás.

Lo más sorprendente fue que se observó una clara sintonización somatotópica en muchas áreas visuales, en particular en las regiones dorsal y lateral, donde solo se esperaban señales visuales. Estas regiones visuales contenían parches alternos: algunos se comportaban más como áreas visuales retinotópicas, mientras que otros se comportaban más como áreas somatosensoriales sintonizadas con las partes del cuerpo.

En las regiones visuales selectivas del cuerpo, partes específicas de la corteza exhibieron una sintonía somatosensorial más fuerte, en consonancia con sus funciones conocidas en el procesamiento del cuerpo y las acciones. Estos efectos fueron más intensos cuando los participantes vieron segmentos de vídeo con agentes humanos en comparación con escenas sin ellos, lo que indica que la sintonización somatotópica en la corteza visual dependía del contenido.

En general, los resultados muestran que el cerebro contiene mapas coordinados que vinculan la visión y el tacto, y respaldan un sistema corporal integrado.

Mapas híbridos que vinculan la vista y el tacto

Este análisis revela que la visión y el tacto están más estrechamente integrados en el cerebro de lo que se creía. Los autores demuestran que la corteza visual dorsolateral contiene una estructura somatotópica alineada con los mapas retinotópicos, lo que sugiere que las regiones visuales también albergan cálculos con referencia al cuerpo.

El estudio evaluó directamente dos hipótesis de alineación: una alineación visoespacial (que vincula la sintonización de las partes del cuerpo con la ubicación del campo visual) y una alineación categórica (que vincula la sintonización de las partes del cuerpo con la selectividad visual de las partes del cuerpo). La evidencia respaldó ambas: las regiones dorsales mostraron alineación visoespacial, mientras que las ventrales mostraron alineación categórica.

Esta alineación probablemente sustenta la percepción corpórea, la modulación intermodal, la interacción visual táctil flexible y los procesos semánticos vinculados a las representaciones corporales. Los hallazgos se asemejan a los obtenidos de estudios con ratones, donde las respuestas somatosensoriales predominan en la corteza visual, lo que sugiere un posible homólogo humano.

Las principales fortalezas incluyen el uso de grandes conjuntos de datos de alta resolución y estímulos naturalistas, que revelan una arquitectura intermodal detallada que las tareas convencionales suelen pasar por alto. El enfoque de modelado también captura patrones de conectividad visual y táctil con gran precisión.

Sin embargo, persisten incertidumbres sobre los principios organizativos exactos de los mapas somatosensoriales, que son menos ordenados que la topografía visual, y sobre cómo estos mapas evolucionan a lo largo del desarrollo o se adaptan con el entrenamiento.

A pesar de estas limitaciones, el estudio propone un principio organizativo fundamental en el que los mapas visuales-somatosensoriales alineados proporcionan una base neuronal para la percepción multisensorial encarnada.

Fuente: un artículo de Priyanjana Pramanik, MSc, publicado en el portal www.news-medical.net

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