La percepción visual es el proceso mediante el cual nuestro cerebro interpreta la información captada por los ojos y nos permite comprender el mundo que nos rodea. Desde la detección de la luz hasta la interpretación final de las imágenes, la percepción visual involucra una serie de etapas y estructuras cerebrales altamente especializadas.
La percepción visual consiste en la capacidad de detectar la luz e interpretarla a través del sentido de la vista.
El principal problema en la percepción visual es que lo que las personas ven no es simplemente una traducción de estímulos retinianos (es decir, la imagen en la retina), si no es fruto de un complejo entramado que descodifica nuestro cerebro.
Etapas de la percepción visual
A continuación vamos a describir los principales componentes y etapas de la percepción visual, desde la captura de la luz hasta la interpretación de la información en el cerebro.
- Captura de la luz: La percepción visual comienza cuando la luz que proviene de nuestro entorno entra en nuestros ojos. La córnea y el cristalino actúan como lentes, enfocando la luz en la retina, que es la capa sensible a la luz en la parte posterior del ojo.
- Conversión en señales eléctricas: La retina contiene células fotorreceptoras especializadas llamadas conos y bastones. Los conos son responsables de la percepción del color y funcionan mejor en condiciones de buena iluminación, mientras que los bastones son más sensibles a la luz y nos permiten ver en condiciones de poca iluminación. Estas células fotorreceptoras convierten la luz en señales eléctricas que pueden ser procesadas por el cerebro.
- Transmisión al cerebro: Las señales eléctricas generadas por los fotorreceptores son transmitidas a través de las células ganglionares de la retina, cuyos axones se agrupan para formar el nervio óptico. El nervio óptico lleva la información visual al cerebro, donde se procesa en estructuras como el tálamo y la corteza visual primaria.
- Procesamiento visual en el cerebro: La corteza visual primaria, ubicada en la parte posterior del cerebro en el lóbulo occipital, es el área responsable de procesar la información visual básica, como la forma, el tamaño y la orientación de los objetos. Desde la corteza visual primaria, la información se transmite a otras áreas de la corteza visual, donde se lleva a cabo un procesamiento visual más complejo y especializado.
- Integración y reconocimiento: El cerebro integra la información procesada en las distintas áreas visuales para reconocer objetos, caras y escenas. Esto implica la interacción de diferentes áreas cerebrales, como la corteza temporal inferior, que es importante para el reconocimiento de objetos y caras, y la corteza parietal, que contribuye a la percepción del movimiento y la ubicación espacial.
Cómo se lleva a cabo la representación del campo visual
Cada ojo observa una parte del espacio visual, es su campo visual. Así, cada retina y su campo visual están divididos en cuatro cuadrantes (líneas verticales y horizontales que se entrecruzan en la fóvea): dos de nasales (superior e inferior) y dos de temporales (superior e inferior).
Como el ojo es esférico, la retina nasal del ojo izquierdo y la retina temporal del ojo derecho miran hacia la mitad izquierda del campo visual (hemicampo izquierdo); y la retina nasal del ojo derecho y la retina temporal del ojo izquierdo miran hacia la mitad derecha del campo visual (hemicampo derecho). A la vez, la parte inferior de la retina mira hacia el campo superior de la visión y la parte superior de la retina, en el campo inferior de la visión.
La retina nasal recibe la luz del campo temporal de visión y la retina temporal recibe la luz del campo nasal visual.
De forma que, al pasar la luz a través de los diferentes elementos ópticos del ojo, las imágenes que se proyectan en la retina se invierten respecto a su posición original en el campo visual.
Los fotorreceptores y su función
La percepción visual comienza en cuanto el ojo enfoca la luz sobre la retina, donde es absorbida por una capa de células fotorreceptoras.
Los fotorreceptores son células especializadas en la retina, la capa sensible a la luz en la parte posterior del ojo, que juegan un papel crucial en la percepción visual. Estas células detectan la luz y la convierten en señales eléctricas que pueden ser procesadas por el cerebro para crear una representación visual de nuestro entorno. Hay dos tipos principales de fotorreceptores en la retina: los conos y los bastones.
- Conos: Los conos son fotorreceptores responsables de la visión a color y la percepción de detalles finos. Funcionan mejor en condiciones de buena iluminación y se concentran principalmente en la fóvea, una pequeña área en el centro de la retina con la mayor densidad de células fotorreceptoras. Hay tres tipos de conos, cada uno sensibles a diferentes longitudes de onda de luz, lo que permite la percepción de los colores rojo, verde y azul. La combinación de estas tres señales permite a nuestro cerebro distinguir una amplia gama de colores.
- Bastones: Los bastones son fotorreceptores responsables de la visión en condiciones de baja iluminación y la percepción del movimiento. Son mucho más sensibles a la luz que los conos y, por lo tanto, nos permiten ver en ambientes oscuros, aunque no pueden detectar colores y detalles finos como los conos. Los bastones se encuentran en mayor cantidad en las áreas periféricas de la retina, lo que hace que la visión periférica sea más sensible al movimiento y a la luz tenue.
Los fotorreceptores contienen pigmentos fotosensibles que reaccionan a la luz y desencadenan una serie de eventos moleculares que resultan en la generación de una señal eléctrica. Esta señal es transmitida a través de una red de células interconectadas en la retina, como las células bipolares y las células ganglionares, antes de ser enviada al cerebro a través del nervio óptico.
La función y la distribución de los conos y bastones en la retina permiten una visión adaptativa en una amplia gama de condiciones de iluminación, desde la luz brillante del día hasta la oscuridad de la noche. Además, el procesamiento y la integración de las señales provenientes de estos fotorreceptores en el cerebro nos permiten percibir nuestro entorno visual con gran precisión y detalle.
Vía visual primaria
La vía visual primaria, también conocida como la vía geniculostriada, es el principal camino por el cual la información visual captada por los ojos es procesada y transmitida al cerebro. La vía visual primaria juega un papel crucial en la percepción visual y consta de varias estructuras y etapas de procesamiento en el cerebro.
En esta vía, las señales resultantes consecuencia del procesamiento visual en la retina salen a través del nervio óptico y se dirigen hacia el núcleo geniculado dorsal del tálamo; y de ahí a la corteza visual primaria que encontramos en el lóbulo occipital.
Las fibras que se originan en la parte nasal de cada retina cruzan en el hemisferio opuesto, mientras que las que se originan en la parte temporal proyectan directamente al hemisferio ipsilateral.
Esto significa que las fibras originadas en la retina temporal del ojo izquierdo y las originadas en la retina nasal del ojo derecho proyectan hacia el hemisferio izquierdo; y al revés, las fibras originadas en la retina nasal del ojo izquierdo y las originadas en la retina temporal del ojo derecho proyectan hacia el hemisferio derecho.
Una vez atravesado el quiasmo óptico, los axones de las células ganglionares pasan a formar parte del tracto óptico. Estos axones llegan al NGLd del tálamo, de forma ordenada y creando un mapa del hemicampo contralateral. Las neuronas del NGLd mantienen esta topografía en su proyección hacia la corteza visual primaria.
Núcleo geniculado lateral dorsal
El núcleo geniculado lateral dorsal, también conocido como el núcleo geniculado dorsal (LGNd) o simplemente como el núcleo geniculado dorsal, es una estructura subcortical localizada en el tálamo. El tálamo es una región del cerebro que actúa como un centro de relevo para varias vías sensoriales, incluida la vía visual.
El núcleo geniculado dorsal se compone de seis capas organizadas de neuronas, que se dividen en capas magnocelulares (1 y 2) y parvocelulares (3 a 6). Cada capa recibe información de un ojo específico y procesa diferentes aspectos de la información visual.
- Capas magnocelulares: Estas capas contienen neuronas más grandes y están especializadas en procesar información sobre el movimiento y la percepción espacial, así como la detección de cambios en el contraste de luminancia. Las capas magnocelulares son menos sensibles al color y a los detalles finos.
- Capas parvocelulares: Estas capas contienen neuronas más pequeñas y están especializadas en procesar información sobre el color y los detalles finos. Las neuronas parvocelulares son más sensibles a los cambios en la luminancia de diferentes colores y permiten la discriminación de colores a través de la comparación de las señales de los conos en la retina.
El núcleo geniculado lateral dorsal recibe información visual de las células ganglionares de la retina a través del nervio óptico y el tracto óptico. Una vez procesada en el LGNd, esta información se envía a la corteza visual primaria (V1) a través de la radiación óptica.
El núcleo geniculado dorsal desempeña un papel crucial en la percepción visual al procesar y organizar la información visual antes de enviarla a la corteza cerebral para un procesamiento adicional. Es esencial para la detección de movimiento, la percepción espacial y la discriminación de color, lo que contribuye a nuestra capacidad para navegar y comprender nuestro entorno visual.
Corteza visual primaria o V1
La corteza visual primaria (V1), también conocida como área estriada o área 17 de Brodmann, es la primera región de procesamiento visual en la corteza cerebral. Se encuentra en el lóbulo occipital, en la parte posterior del cerebro, y es responsable de recibir y procesar la información visual básica que proviene del núcleo geniculado lateral dorsal (LGNd) en el tálamo.
Morfológicamente, V1 muestra una banda de fibras mielinizadas paralela a la superficie cortical, lo que le ha dado el nombre de corteza estriada. En V1 encontramos dos niveles organizativos: las capas y las columnas.
La V1 desempeña un papel crucial en la percepción visual al analizar y procesar diversos aspectos de la información visual, tales como:
- Orientación: Las neuronas en la V1 responden selectivamente a las líneas y bordes de diferentes orientaciones, lo que permite al cerebro identificar y analizar la estructura de los objetos y escenas en nuestro entorno.
- Tamaño y escala espacial: Las neuronas en la V1 también responden a los estímulos en diferentes escalas espaciales y tamaños, lo que nos ayuda a percibir y reconocer objetos independientemente de su tamaño y distancia.
- Color: La V1 recibe información sobre el color de las neuronas parvocelulares en el LGNd y procesa esta información para ayudar en la discriminación y percepción de colores.
- Disparidad binocular: La V1 recibe información de ambos ojos y comienza a combinar esta información para calcular la disparidad binocular, que es esencial para la percepción de la profundidad y la visión tridimensional.
- Movimiento: Aunque la percepción del movimiento se procesa en gran medida en áreas visuales superiores, como la corteza visual extrastriada (áreas V2 y V3), algunas neuronas en la V1 también son sensibles al movimiento y contribuyen a la percepción del movimiento y la detección de cambios en nuestro entorno visual.
Una vez que la información visual se ha procesado en la V1, se transmite a otras áreas de la corteza visual y otras regiones del cerebro para un procesamiento adicional y especializado. Estas áreas posteriores son responsables de procesar aspectos más complejos de la información visual, como el reconocimiento de objetos y caras, la percepción del movimiento y la integración de información visual con otras modalidades sensoriales.
En resumen, la corteza visual primaria (V1) es un componente esencial del sistema visual, encargado de procesar y analizar la información visual básica antes de enviarla a áreas visuales superiores para un procesamiento más complejo y especializado.
Área visual secundaria o V2
El área visual secundaria (V2) es una región del cerebro que se encuentra en la corteza cerebral, específicamente en el lóbulo occipital. Es una de las áreas de asociación visual y se ubica justo al lado de la corteza visual primaria (V1). La V2 recibe información procesada de la V1 y desempeña un papel importante en el procesamiento y la integración de la información visual.
En cualquier caso, la divergencia de la información en todos grandes corrientes se iniciaría a partir del área V2 (área dieciocho de Brodmann). V2 es el área adyacente a V1, y la mayoría de sus neuronas presentan propiedades muy similares a las que presentan las neuronas de V1.
Algunas de las funciones y características del área visual secundaria (V2) incluyen:
- Integración de información: La V2 integra la información visual procesada en la V1, como la orientación, el tamaño, el color y la disparidad binocular. Esta integración permite una percepción visual más detallada y coherente del entorno.
- Procesamiento de contornos y bordes: Las neuronas en la V2 son sensibles a los contornos y bordes de los objetos. Esto es importante para la detección y el reconocimiento de objetos en el entorno, ya que los contornos y bordes son características fundamentales para la identificación de objetos y escenas.
- Procesamiento de información espacial: Las neuronas en la V2 también son sensibles a la información espacial, como la posición y la distancia entre objetos en el campo visual. Esta capacidad es crucial para la percepción de la profundidad y la percepción espacial.
- Procesamiento del movimiento: Aunque la percepción del movimiento se procesa en gran medida en otras áreas visuales superiores, como la corteza visual extrastriada (áreas V3 y V5), algunas neuronas en la V2 también responden a estímulos en movimiento y contribuyen a la percepción del movimiento.
- Proyecciones a otras áreas visuales: La V2 envía información a otras áreas de asociación visual en la corteza extrastriada, como las áreas V3, V4 y V5. Estas áreas se encargan de procesar aspectos más complejos de la información visual, como la percepción del movimiento y el reconocimiento de objetos y caras.
Corteza de asociación
Aparte de V1 hay muchas otras áreas corticales que participan en la percepción visual, son las llamadas áreas visuales de asociación o corteza extraestriada. La corteza de asociación es una región del cerebro que se encarga de integrar y procesar información de diferentes áreas cerebrales para realizar funciones cognitivas superiores. Se encuentra en todos los lóbulos del cerebro y se subdivide en áreas de asociación unimodales y multimodales.
- Áreas de asociación unimodal: Estas áreas están especializadas en procesar información dentro de una única modalidad sensorial, como la visión, la audición o el tacto. Por ejemplo, en el lóbulo occipital, la corteza de asociación visual se encarga de procesar información visual más allá de la corteza visual primaria (V1), mientras que en el lóbulo temporal, la corteza de asociación auditiva procesa información auditiva más allá de la corteza auditiva primaria.
- Áreas de asociación multimodal: Estas áreas se encargan de integrar información de diferentes modalidades sensoriales y áreas cerebrales para realizar funciones cognitivas superiores como el pensamiento abstracto, la planificación, la memoria de trabajo, la atención y la toma de decisiones. Ejemplos de áreas de asociación multimodal incluyen la corteza prefrontal, la corteza parietotemporal y la corteza límbica.
Algunas funciones principales de la corteza de asociación son:
- Integración sensorial: La corteza de asociación combina información de diferentes áreas sensoriales para crear una percepción unificada y coherente del entorno. Por ejemplo, integra información visual y auditiva para ayudarnos a comprender una escena en la que vemos y escuchamos a alguien hablar.
- Percepción de objetos y reconocimiento: La corteza de asociación participa en el reconocimiento de objetos y caras, así como en la percepción de escenas y eventos. Estas funciones implican la integración de información de varias áreas sensoriales y la utilización de la memoria a largo plazo para identificar objetos y personas conocidos.
- Planificación y toma de decisiones: La corteza de asociación, especialmente la corteza prefrontal, es fundamental para la planificación, la toma de decisiones y la resolución de problemas. Estas funciones implican la evaluación de información, la predicción de resultados y la selección de acciones apropiadas en función de los objetivos y expectativas.
- Memoria de trabajo y atención: La corteza de asociación también está involucrada en la memoria de trabajo y la atención, lo que nos permite mantener información relevante en nuestra mente mientras realizamos tareas cognitivas y nos enfocamos en estímulos relevantes en nuestro entorno.
La percepción del movimiento, los movimientos sacádicos
Los movimientos sacádicos son rápidos movimientos oculares que permiten a los ojos cambiar rápidamente el punto de enfoque de un objeto a otro en el campo visual. Estos movimientos involuntarios son fundamentales para la percepción visual, ya que facilitan la exploración del entorno y la adquisición de información detallada sobre los objetos que nos rodean.
Las principales características de los movimientos sacádicos:
- Velocidad: Los movimientos sacádicos son los movimientos oculares más rápidos que realizamos, con velocidades que pueden alcanzar más de 500 grados por segundo. Esta velocidad permite que los ojos se muevan rápidamente de un punto a otro en el campo visual sin perder tiempo en el proceso.
- Amplitud: La amplitud de los movimientos sacádicos varía según la distancia entre los dos puntos de enfoque. Pueden ser muy cortos (como cuando leemos) o más largos (como cuando exploramos una escena visual amplia).
- Supresión de la visión: Durante un movimiento sacádico, la percepción visual se suprime brevemente para evitar la percepción de imágenes borrosas. Este fenómeno se conoce como «supresión sacádica» y es esencial para mantener una percepción clara y estable del entorno.
- Generación: Los movimientos sacádicos son generados por un conjunto de áreas cerebrales y estructuras del tronco encefálico, como el colículo superior, la formación reticular y los núcleos del nervio motor ocular. Estas áreas trabajan juntas para coordinar y controlar la dirección, amplitud y velocidad de los movimientos sacádicos.
Las funciones de los movimientos sacádicos son las siguientes:
- Exploración visual: Los movimientos sacádicos nos permiten explorar nuestro entorno visual y adquirir información detallada sobre los objetos y escenas que nos rodean.
- Lectura: Los movimientos sacádicos son esenciales para la lectura, ya que permiten a los ojos moverse rápidamente de una palabra a otra y de una línea a otra en el texto.
- Búsqueda visual: Los movimientos sacádicos facilitan la búsqueda visual al permitirnos dirigir rápidamente nuestra atención a diferentes puntos en el campo visual.
- Estabilización de la imagen: Los movimientos sacádicos también contribuyen a la estabilización de la imagen en la retina, compensando pequeñas oscilaciones oculares y del cuerpo.
En resumen, los movimientos sacádicos son movimientos oculares rápidos y precisos que nos permiten explorar, adquirir y procesar información visual de nuestro entorno de manera eficiente. Son fundamentales para muchas actividades diarias, como la lectura, la búsqueda visual y la percepción de nuestro entorno en general.
La percepción de la profundidad
La visión en profundidad implica la conversión de imágenes bidimensionales en tridimensionales. Como la retina es bidimensional, la percepción de un mundo tridimensional depende de la obtención de la información sobre la distancia.
Aunque diferentes formas de percibir la profundidad dependen de señales monoculares (perspectiva, tamaño retinal relativa, etc.), una tendencia que muestran las neuronas de la corteza estriada es la binocularidad. La visión binocular nos da una percepción mejor de la profundidad mediante el proceso de la visión estereoscópica o estereopsis.
Cuando un objeto aparece en el campo visual, los movimientos oculares se encargan de dirigir la atención hacia este. Cuando el estímulo se proyecta en ambas fóveas, se tiene la percepción de una imagen única (fusión binocular).
Debido a la separación horizontal existente entre los dos ojos, cada retina recibe una imagen ligeramente diferente del mundo que nos rodea. Estas diferencias se las llama disparidad retiniana.
Percepción del color y de la forma
El área denominada V4 fue descubierta por Zeki (1973) quien identificó neuronas con una selectividad cromática muy marcada. La mayoría de sus aferencias provienen de V2 y de V3.
Actualmente se acepta que V4 participa en el análisis del color y de la forma. Las células de V4 contribuyen a mantener la constancia del color.
Entendemos como constancia del color la percepción estable de los colores de los objetos, a pesar de las variaciones de la composición espectral de la iluminación que incide. La organización de los campos receptores de las neuronas de V4 (grandes y con una organización cromática antagonista) contribuye a disminuir los cambios de la iluminación del entorno que incide sobre un objeto determinado.
Las lesiones bilaterales de V4 producen alteraciones en la capacidad de discriminación cromática y en la capacidad de discriminación de patrones y orientaciones.
El área V4 se proyecta hacia la corteza inferotemporal; por lo tanto, hablamos de corriente ventral.
Es precisamente en la corteza temporal inferior que se da el reconocimiento de patrones visuales y la identificación de objetos particulares.
Conclusión
La percepción visual es un proceso complejo y dinámico que involucra múltiples etapas y áreas del cerebro. Desde la captura de la luz en la retina hasta el reconocimiento de objetos y caras en el cerebro, la percepción visual nos permite interpretar y dar sentido a nuestro entorno visual de manera rápida y eficiente.
A medida que continúan las investigaciones en neurociencia y psicología, seguiremos ampliando nuestra comprensión de cómo el cerebro humano logra esta asombrosa hazaña.
- Kandel, E. R., Schwartz, J. H., Jessell, T. M., Siegelbaum, S., & Hudspeth, A. J. (2013). Principios de neurociencia (5ª ed.). México: McGraw-Hill Interamericana.
- Bear, M. F., Connors, B. W., & Paradiso, M. A. (2016). Neurociencia: explorando el cerebro (4ª ed.). Barcelona: Wolters Kluwer.
- Purves, D., Augustine, G. J., Fitzpatrick, D., Hall, W. C., LaMantia, A.-S., McNamara, J. O., & Williams, S. M. (2018). Neurociencia (6ª ed.). Barcelona: Editorial Médica Panamericana.
- Livingstone, M. S., & Hubel, D. H. (1988). Anatomía y fisiología de una vía en la corteza visual del primate Macaque. Boletín de la Real Sociedad Española de Historia Natural, 85(1), 41-53.
