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Calibration and integration of peripheral and foveal information in human vision

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Cómo procesa e integra el encéfalo la información visual

A pesar de ocupar menos del 1 % de nuestro campo visual, cuando nos referimos a la visión nos referimos normalmente a la visión «foveal», utilizada para tareas como la lectura. Aunque la mayoría de las investigaciones se centran en la visión foveal, en PERFORM se ha evaluado el papel de la visión periférica y el vínculo de procesamiento entre ambas.

Investigación fundamental

La fóvea solo abarca uno o dos grados centrales del campo visual. La visión periférica es mucho más amplia y es vital para la orientación y la navegación, lo que sería un reto utilizando solo la pequeña apertura foveal. Dado que ambos campos visuales requieren un procesamiento muy diferente, en el proyecto PERFORM, con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación, se investigó cómo el encéfalo acomoda esas variaciones en la información sensorial para lograr representaciones cohesivas del entorno. El proyecto descubrió que el encéfalo no se limita a descartar la información periférica cuando dispone de mejor información foveal, sino que compara la de ambas y evalúa su fiabilidad relativa. «Este proceso, llamado percepción transacádica, es un cálculo muy complejo y poco conocido. Hemos conseguido reavivar el interés por este tema», añade el coordinador del proyecto, Alexander Schütz, de la Universidad de Marburgo, entidad anfitriona del proyecto. De hecho, los resultados del proyecto han aparecido en un número especial de la revista «Journal of Vision».

Estudio de la integración transacádica

El procesamiento visual foveal está optimizado para una agudeza alta y la visión en color, mientras que el procesamiento periférico está optimizado para un campo visual amplio, que requiere menos procesamiento. Esto significa que la visión periférica se utiliza para la navegación y la localización de objetos, pero carece de certeza sobre los detalles. Para compensarlo, el ojo realiza movimientos rápidos, conocidos como movimientos oculares rápidos, que permiten que el procesamiento fluctúe entre ambos campos visuales. «En PERFORM, adoptamos ideas y modelos matemáticos del campo de la percepción multisensorial y los aplicamos al procesamiento visual, especialmente a la integración de la información periférica y foveal, la llamada integración transacádica», explica Schütz. El equipo llevó a cabo una serie de experimentos psicofísicos con niños y adultos en un laboratorio con paredes negras, monitores especializados y un dispositivo de seguimiento ocular. Se siguieron los movimientos oculares de los sujetos mientras reaccionaban a los estímulos visuales en su periferia y movían automáticamente su mirada hacia ellos, es decir, realizaban movimientos oculares rápidos. Se les pidió que realizaran tareas de discriminación perceptiva que incluían opinar sobre la ubicación, la orientación o el color de los estímulos. Los resultados se compararon con un modelo computacional que predecía cómo se esperaba que los participantes sopesaran la información periférica y foveal.

Desarrollo y estrategias visuales

Un hallazgo clave fue que la precisión del sistema visual y del movimiento ocular es limitada en los niños. En un experimento, los niños de siete a doce años obtuvieron peores resultados que los adultos a la hora de detectar cambios en la posición de los estímulos, y también se comprobó que sus movimientos oculares eran más variables. Pero estos niños corrigieron sus errores con movimientos oculares posteriores más rápidamente que los adultos, lo que sugiere una compensación inherente a las limitaciones. El equipo también demostró que la integración transacádica está limitada por la atención y la memoria, y solo se aplica a un objeto seleccionado. «Parece que se rompe, o al menos, se deteriora cuando mostramos un estímulo que distrae o cuando los participantes tienen que memorizar otro estímulo», dice Schütz. Otro hallazgo está relacionado con el llamado escotoma de bastón foveal. Con una iluminación oscura, los seres humanos utilizan fotorreceptores de bastón, pero como estos están ausentes en la fóvea, no está claro cómo lo compensamos las personas. «Descubrimos que esta información que falta se añade sin problemas a partir de la información del entorno sin que se perciba ninguna distorsión en la fóvea. Aunque esta información solo se deduce, los participantes confían más en ella que en la información periférica real», señala Schütz. Este hallazgo ha dado lugar al nuevo proyecto SENCES, en el que se investiga cómo el encéfalo completa las lagunas en su información sensorial y compara sus propias inferencias compensatorias con la información sensorial real.

Palabras clave

PERFORM, visión, fóvea, ojos, periférica, movimientos oculares rápidos, fotorreceptores, percepción, orientación, navegación, encéfalo

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27 Mayo 2021