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Seguro que has visto este divertido vídeo alguna vez. Aparte de para hacernos reír, podemos sacarle provecho a que el autor haya accidentado su smartphone por jugar con la rana: vamos a utilizar este vídeo para explorar una serie de cuestiones en la rana que nos enseñan mucho sobre el procesamiento visual en general y sobre el procesamiento visual humano en particular. ¿Por qué la rana lanza su lengua hacia el bicho de la pantalla a pesar de que sea un bicho virtual? ¿Por qué insiste en ese comportamiento a pesar de que no le de ningún fruto?

La respuesta está en ciertas células de su sistema visual que guían de forma automática su comportamiento y en la organizada forma de procesar esta información.

Particularidades del procesamiento visual de la rana

“Su visión (al menos en su utilidad para cazar) se basa en el movimiento”. Te sonará la frase de cierta película sobre dinosaurios, pero es aplicable también a la rana. Su caza se basa en el movimiento. Las ranas no parecen mostrar interés en lo estático que le rodea (aunque son capaces de usar la información estática). Parafraseando al estudio que basa este artículo, el famoso “What the frog’s eye tells the frog’s brain” de J. Y. Lettvin, una rana podría morir de hambre rodeada de comida si esta no se mueve. En cambio, saltará y tratará de cazar con su lengua todo aquello que “parezca un bicho”, como hemos visto en el vídeo.

Así pues, la rana caza con ayuda de su mirada, pero su mirada es particular. Una rana no presenta movimientos oculares como los nuestros, que atienden a la escena visual y los movemos “a voluntad” (si es que podemos decir que eso existe) en busca de cosas de interés. Los únicos movimientos visuales que presenta la rana están destinados a mantener estable la escena visual (lo que es “arriba”, arriba, lo que es “abajo”, abajo) por si su cuerpo está girado o no está posicionado horizontalmente.

Las ranas tampoco cuentan con un sistema de procesamiento visual tan complejo como el nuestro. Mientras que nosotros contamos con una doble vía de procesamiento visual que pudimos conocer en “Lo que ve el miedo” y en “Reconocimiento de caras: expertos desde el nacimiento” (retina-tálamo y retina-tálamo-corteza visual, una más rápida y otra más precisa), la rana cuenta con un único sistema: el que conecta su retina con su téctum (por así decirlo, los hemisferios cerebrales en los anfibios o aves).

Células “detectoras de bichos”

Lo relativamente simple del sistema de procesamiento visual de la rana le hace un candidato perfecto para el estudio de cómo maneja un sistema nervioso la información visual. En él podemos encontrar de manera relativamente fácil el conjunto de células y fibras responsable del comportamiento de la rana del vídeo: las bautizadas como “detectores de bichos”.

procesamiento visual

Las células de la clase 1 y 2 responden en mayor medida ante la presencia de estímulos “bicho”: puntos que se mueven o formas alargadas que se desplazan horizontalmente (como hormigas o lombrices).

Este conjunto de células responde (lanza potenciales de acción) de manera selectiva al paso de objetos pequeños en el campo visual de la rana (que ocupen 3º del ángulo visual o menos) o a la aparición de los mismos en el campo visual. Detecta de manera selectiva “manchas oscuras” pequeñas que se mueven por el campo visual o que de pronto entran en él. La respuesta se hace paulatinamente menor si disminuimos el tamaño de la mancha oscura a menos de 1º del ángulo visual. A su vez, responden mejor a manchas que se mueven erráticamente que a las que se mueven suavemente.

Si moviésemos una fotografía de, por ejemplo, un campo florido delante de la rana, estas células no responderían de manera especial. Si dibujamos con rotulador un punto negro en la foto y la movemos, tampoco obtendríamos resultado. En cambio, si añadiésemos al campo un punto negro que se mueve erráticamente en distintas direcciones que la fotografía, la respuesta de estas células sería buena.

Seguro que ya te has dado cuenta de que acabamos de describir unas células perfectas detectoras de bichos dentro del sistema de procesamiento visual.

Estas células del sistema de procesamiento visual envían la información al encéfalo de la rana y este, a su vez, la envía a las neuronas motoras responsables de orientar la lengua y lanzarla. Por supuesto, el entrono natural de una rana está libre de gente graciosa con smartphones y las manchas negras erráticas suelen ser bichos. Debido a esto, este sistema suele proporcionarle éxito a las ranas: no necesitan discriminar a grandes niveles la información visual como nosotros. Por así decirlo, para la rana, mancha negra que se mueve = comida.

El dueño del smartphone “cometió la osadía” de deslizar su dedo de una manera muy similar a la llegada de un bicho, por lo que el vídeo acaba como acaba.

¿Qué nos cuenta sobre nosotros este análisis del procesamieto visual de la rana?

Estudios con animales como la rana, los ratones o los gatos nos han permitido conocer mejor nuestro sistema de procesamiento visual, al menos para saber qué buscar, dónde buscarlo y qué experimentos podemos crear para encontrarlo.

Sabemos que en el sistema visual mamífero existen también neuronas que se disparan de forma selectiva y por motivos similares a los de la rana. Nuestras células receptoras de la retina (conos y bastones) transforman la luz que incide en ellos en impulsos nerviosos. Los impulsos nerviosos lanzados por conjuntos de estas células son “recolectados” por neuronas que a su vez elaboran y envían nuevos impulsos eléctricos, y así hasta alcanzar zonas de procesamiento “superiores”: la corteza visual. Así pues, tenemos que en la corteza visual hallamos grupos neuronales que vigilan determinadas regiones de la retina. Al poner en concordancia la información de los distintos grupos neuronales que reciben información de sendas regiones retinianas, nuestro cerebro va “esbozando” la escena visual. Esta labor en la rana la hace el mencionado téctum de una forma más simple pero que le sirve perfectamente  para sobrevivir.

Contamos, así, en nuestro sistema de procesamiento visual, con grupos neuronales que “vigilan” la presencia de cambios de contraste y por ende de bordes, neuronas que “vigilan” el movimiento en direcciones selectas o neuronas que vigilan el cambio de tamaño. Y así vamos subiendo en la intrincada escala del procesamiento visual. También tenemos neuronas que “vigilan” la frecuencia espacial de los cambios de luz de la escena y un largo etcétera que compone lo poco que todavía sabemos sobre el procesamiento visual.

Cuando nos sobresalta una pelusa en el suelo se debe a que nuestra “vía rápida” de procesamiento visual retina-tálamo ha enviado la información a la amígdala y ha elicitado una respuesta (miedo y atención) antes de que seamos conscientes de que se trata de una pelusa y no de un bicho.

También podemos fijarnos en el “control automático” que estas células “detectoras de bichos” ejercen sobre el comportamiento de la rana para plantearnos la existencia de estos mecanismos automáticos en nosotros elicitados por un procesamiento visual similar. La respuesta es positiva. Si bien la mayoría de nuestros comportamientos complejos (si es que consideramos que funciones automáticas de nuestro sistema nervioso como el movimiento de los pulmones en la respiración o la secreción hormonal no son comportamientos complejos) pasan por el “control voluntario”, existen en nosotros comportamientos guiados por información visual que no tiene por qué ser consciente, que provoca respuestas automáticas no controladas. Un ejemplo de esto es la elicitación de emociones como el miedo y de reacciones motoras vinculadas a ello. Como pudimos ver en “¿Por qué nos asustan las pelusas o las manchas?“, esto es lo que ocurre cuando vemos una pelusa en el suelo y nos sobresaltamos pensando que es una cucaracha. O también lo que ocurre cuando sentimos un roce inesperado en la pierna: la apartamos de forma refleja antes siquiera de saber que lo que nos rozó fue algo inofensivo.

Debe notarse que no todas las ranas tienen “configurado” su sistema visual para la detección de insectos pequeños, de moscas que vuelan erráticamente o de hormigas que se desplazan cerca. Cabe esperar que ranas que han evolucionado en entornos diferentes cuenten con mecanismos alimenticios adaptados a sus presas, mecanismos que les permiten lanzarse vorazmente incluso contra aves, como vemos en el siguiente vídeo.

Lee más en “What the frog’s eye tells the frog’s brain” y en “Frog Eye

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