Percepción de Movimiento Global

CORTEZA VISUAL

Es abundante, diversa y en ocasiones compleja la información que los científicos han ido descubriendo a cerca del funcionamiento del cerebro humano. Sin embargo, de toda ella se desprende una conclusión unánime: sabemos muchísimo menos de lo que nos falta por conocer. En cualquier caso la corteza visual es una de las regiones del cerebro humano de las que más información se dispone . 

Anatómicamente, la corteza visual se ubica en el lóbulo occipital y presenta dos zonas de aspecto diferenciado: la zona estriada y la zona extraestriada.

Funcionalmente, a la corteza visual se le conoce y reconoce como una región en la que se desarrolla el procesamiento de la información visual que aporta la principal (y más evolucionada) vía visual: la vía visual geniculo-cortical. 

El procesamiento visual es necesario para facilitar el análisis del entorno a través de la función cognitiva, lo cual implica el reconocimiento de las escenas a través de la percepción de las distribuciones de intensidad, contraste, color o movimientos de los entes que la componen.  A día de hoy se entiende que el procesamiento visual se lleva a cabo secuencial y paralelamente a través de regiones (áreas) de redes neuronales diferenciadas que operan entre sí. 

El descubrimiento de la diferenciación funcional de dichas áreas proviene principalmente de la experimentación en modelo animal. Una vez que se identifica un área a la que le corresponde un procesado visual diferenciado en una especie animal (gato o primate principalmente), se intenta a posteriori encontrar su equivalente en la corteza visual humana, sirvan como ejemplo la identificación de la corteza visual primaria (V1) o la corteza visual asociativa (V2).

Sin embargo, la identificación de áreas de procesamiento equivalentes entre especies no siempre es posible. La denominada corteza visual de tercer nivel (V3) es un representativo ejemplo [2] para el cual no se ha podido  encontrar una única área equivalente en el ser humano [3,4,5,6,7] .  

 

Además de la existencia de diferentes áreas funcionales, es también aceptado que la información visual se configura a partir de V1 en dos vías de procesamiento diferenciadas: La vía ventral (o vía del "QUE") y la vía dorsal (o vía del "DONDE"). En la vía ventral (formada mayormente por la información aportada por la vía parvocelular retino-genicular) se realiza la mayoría del procesamiento dedicada a la percepción del color, detalle, contraste de luminancia y reconocimiento de formas y objetos. Por su parte, en la vía dorsal (que se alimenta primordialmente de la vía magnocelular retino-genicular) se ubican las funciones que nos permiten relacionarnos con el entorno de manera rápida y eficaz, es decir, nos ayuda a conocer la posición, velocidad, dirección y orientación de los objetos que nos rodean y así poder interactuar con ellos correctamente. En última instancia es también conocido que ambas vías no tienen en exclusiva esas funciones ni permanecen independientes, sino que interaccionan entre ambas a diferentes niveles de su recorrido.

 

 

¿DÓNDE SE ENCUENTRAN LAS AREAS RELACIONADAS CON LA PERCEPCIÓN DE MOVIMIENTO?

El primer hallazgo conocido de un área de la corteza visual especializado en la percepción de movimiento a través de información visual data de 1969 [19]. A esa región se le denominó V5 o área temporal media MT, en la corteza visual humana MT se ubica en la región extraestriada de la vía de procesamiento dorsal.

Una deficiencia (por ejemplo por lesión) en MT puede implicar akinetopsia o “ceguera al movimiento”[9]. Un sujeto con akinetopsia es incapaz de percibir movimiento a través de la función visual, y si ésta aparece en edad adulta provoca que los sujetos que la padecen perciban las escenas con objetos en movimiento como los fotogramas de una película proyectada a muy baja velocidad de refresco. 

Sin embargo, a día de hoy sabemos que MT/V5 no es la única región de la corteza visual responsable de la percepción de movimiento, V6 y V3A son áreas que también tienen funciones relativas al análisis de propiedades relativas al movimiento, como pueden ser la dirección o la velocidad tanto del entorno como del propio individuo [18]. En cualquier caso, todas las áreas halladas forman parte de la denominada vía dorsal por lo que no es entonces de extrañar que a la vía dorsal se le denomine la vía del "DONDE".

 



TEST DE PERCEPCION DE MOVIMIENTO DE PUNTOS COHERENTES(CDM)

Aunque la percepción de movimiento no es la única función de la vía dorsal, típicamente, se asocia el tener una percepción de movimiento deficiente con una disfunción de la misma.

 

La medida de la capacidad para discriminar movimiento coherente dentro de un patrón de ruido con movimiento aleatorio se han convertido en la prueba de elección para cuantificar la calidad en la percepción de movimiento [11] y OptoTab está dotado con un test con estas características: el test de percepción de movimiento coherente (CDM).

El test CDM comienza mostrando una cruz central de fijación que desaparece dando lugar (de manera fugaz) a un patrón circular de puntos blancos sobre fondo negro.

Durante el tiempo de presentación del patrón de puntos, un cierto porcentaje de ellos se desplazarán de manera conjunta a la misma velocidad y dirección mientras que el resto lo harán con velocidades y direcciones aleatorias e independientes. Tras la desaparición del patrón, el sujeto a evaluar responderá la dirección global de movimiento que ha sido capaz de percibir dentro del movimiento aleatorio de los puntos "distractores".

A la razón entre el número de puntos que se mueven de manera conjunta y el número de puntos distractores se le denomina grado de coherencia del patrón. A menor grado de coherencia, mayor será la dificultad para percibir la dirección del movimiento de los puntos que de desplazan de manera conjunta.  

En la configuración por defecto, el test de CDM de OptoTab presenta 4 posibles direcciones de movimiento a percibir: arriba, abajo, derecha e izquierda.  También en la configuración por defecto, este test evalúa 4  grados de coherencia distintos  (10% 20% 30% 40%) que se suceden durante la realización del test en orden totalmente aleatorio.  

El paciente nos tendrá que indicar la dirección global en la que se mueven los puntos.

Movimiento hacia 👆 con grado de coherencia 30%

Movimiento hacia👉con grado de coherencia 30 %


Para facilitar la comprensión del objetivo del test en niños pequeños, es útil emplear analogías con escenas reales: "lo que vamos a ver en el monitor es un grupo de hojas movidas por el viento (los puntos blancos son las hojas) y  me tienes que decir en qué dirección sopla el viento" [10]. Adicionalmente, puede ser interesante practicar primero con grados de coherencia altos y tiempos de presentación largos.

El sujeto debe ser paciente e intentar contestar cuando el estímulo ya no esté presente en la pantalla para asegurarnos una completa integración de la señal. Si por cualquier motivo, el examinador considera que podría haberse distraído,  OptoTab dispone de la posibilidad de volver a presentar el mismo estímulo de nuevo.


¿QUÉ ÁREAS SE ACTIVAN CON EL TEST CDM?

 Cuando presentamos el test CDM a nuestros pacientes se activan principalmente dos áreas concretas de la vía dorsal: V5  y V3A. Además, en algunos sujetos, también se ha observado la activación de zonas responsables de la atención sostenida (zona posterior, cerca del cuerpo calloso) [11]

Adicionalmente, se ha observado [12] que alterando la actividad de V5 con estimulación magnética transcraneal  (EMTC) el sujeto que antes hacía el test con normalidad pasaba a ser deficiente (con un máximo de deficiencia a los 10 minutos de la EMTC) para después ir recuperando de nuevo poco a poco la capacidad de percepción de movimiento. Por contra, cuando se empleaba EMTC para alterar la actividad de V1 o V2 la percepción de movimiento medida mediante CDM no se veía disminuida.    


¿EN QUE TIPO DE PACIENTES PODEMOS ENCONTRAR ALTERACIONES?

Desordenes del Espectro Autista

Una de las características de los pacientes con desordenes del espectro autista es que suelen mostrar déficits en el análisis global de una escena visual, es decir, no son capaces de ver el todo y su percepción visual se centra más en elementos locales ("ven los árboles pero no el bosque"). ¿Les ocurre lo mismo con la percepción de movimiento?

 

Al respecto, se ha encontrado que el tiempo de presentación del test CDM es clave en este tipo de pacientes: mientras que con tiempos de visualización largos (1,5 s) los pacientes autistas desempeñan igual que los sujetos control, con tiempos más cortos (200ms), dicha igualdad deja de manifestarse  [13].

 Por ello, se considera que (en sujetos del espectro autista) el déficit en la percepción de movimiento no se debe a un defecto de la vía dorsal sino a una disfunción a la hora de integrar la información que la vía dorsal sirve a la corteza parietal [10].

Los resultados hallados en sujetos afectados por esta condición nos recuerda la singular importancia del control de las opciones de configuración de presentación del test CDM.

Dislexia del Desarrollo

La dislexia del desarrollo es un trastorno que se caracteriza por dificultades en el aprendizaje de la lectura a pesar de tener una inteligencia normal y una instrucción adecuada. Se trata de un desorden del neurodesarrollo de origen multifactorial no exento de controversia.

Típicamente, se dice que un sujeto que padece dislexia presenta conciencia fonológica dañada, esto se manifiesta a través de la dificultad para identificar los diferentes sonidos del habla con sus correspondientes letras (integración de grafema con fonema).

Así mismo,  a nivel cortical, también se ha relacionado a la dislexia del desarrollo con un desarrollo deficiente del sistema magnocelular a nivel del cuerpo geniculado lateral y su posterior progresión a lo largo de la vía dorsal [15]. En esa línea de trabajo  Gori et al [19] encontraron una relación directa entre la capacidad lectora y la de percibir movimiento global medida mediante CDM en niños.

Más interesantes todavía, son los resultados obtenidos por Gori et al en [16] dónde se realizaron 2 medidas CDM a un mismo conjunto de niños a lo largo de su desarrollo. Las primeras medidas se hicieron cuando los niños estaban en edad prelectora (5 años), las segundas se tomaron al año siguiente, cuando ya habían empezado a desempeñar sus habilidades lectoras. Los resultados indican que los niños con peores resultados en la percepción de movimiento medido mediante CDM a edad prelectora, tenían también, un año más tarde, un desarrollo de su capacidad lectora más pobre.

 

↓↓↓↓↓↓↓↓ En la gráfica de presentación de resultados de OptoTab se muestran los intervalos de valores normales obtenidos en el estudio de Gori et al [16] para los niños que presentaron una capacidad lectora normal ↓↓↓↓↓↓↓

 


¿Cómo interpretamos la gráfica de valores obtenida al final?

Al terminar de realizar el test, OptoTab nos muestra los resultados a modo de gráfica XY dónde:

El eje X representa los grados de coherencia evaluados, mientras que el eje Y representa la proporción de aciertos (tanto por 1) para cada grado de coherencia.

La región sombreada muestra los valores normales de aciertos obtenidos del estudio antes referido [16].



Opciones de configuración en OptoTab

Es importante fijarse en los parámetros de configuración de un test de CDM [17]. En OptoTab encontraréis vuestro CDM configurado por defecto con los parámetros empleados en [16], no obstante si queréis dar un paso más en vuestra práctica clínica, o simplemente  queréis realizar un estudio, la configuración de OptoTab permite modificar (entre otros): los grados coherencia a evaluar, el tiempo de visualización del patrón, el número de repeticiones para cada grado de coherencia, o incluso  el color del fondo y de los puntos como hicieron en [17]  para analizar la percepción de movimiento con un estímulo cromático.✌ ✌

Paso 1

Paso 2

Paso 3

Paso 4


Referencias:

1-Sereno, M. and Tootell, R. (2005). From monkeys to humans: what do we now know about brain homologies?. Current Opinion in Neurobiology, 15(2), pp.135-144.

2-Rosa, M. and Tweedale, R. (2005). Brain maps, great and small: lessons from comparative studies of primate visual cortical organization. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 360(1456), pp.665-691.

3-Lyon, D. and Kaas, J. (2002). Evidence for a Modified V3 with Dorsal and Ventral Halves in Macaque Monkeys. Neuron, 33(3), pp.453-461.

4-Gattass, R., Sousa, A. and Gross, C. (1988). Visuotopic organization and extent of V3 and V4 of the macaque. The Journal of Neuroscience, 8(6), pp.1831-1845.

5-Van Essen, D., Newsome, W., Maunsell, J. and Bixby, J. (1986). The projections from striate cortex (V1) to areas V2 and V3 in the macaque monkey: Asymmetries, areal boundaries, and patchy connections. The Journal of Comparative Neurology, 244(4), pp.451-480.

6-Jeffs, J., Federer, F., Ichida, J. and Angelucci, A. (2012). High-Resolution Mapping of Anatomical Connections in Marmoset Extrastriate Cortex Reveals a Complete Representation of the Visual Field Bordering Dorsal V2. Cerebral Cortex, 23(5), pp.1126-1147.

7-Rosa, M., Angelucci, A., Jeffs, J. and Pettigrew, J. (2012). The case for a dorsomedial area in the primate 'third-tier' visual cortex. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 280(1750), pp.20121372-20121372.

8-Britten, K., Shadlen, M., Newsome, W. and Movshon, J. (1992). The analysis of visual motion: a comparison of neuronal and psychophysical performance. The Journal of Neuroscience, 12(12), pp.4745-4765.

9-Beckers, G. and Zeki, S. (1995). The consequences of inactivating areas V1 and V5 on visual motion perception. Brain, 118(1), pp.49-60.

10-Robertson, C., Thomas, C., Kravitz, D., Wallace, G., Baron-Cohen, S., Martin, A. and Baker, C. (2014). Global motion perception deficits in autism are reflected as early as primary visual cortex. Brain, 137(9), pp.2588-2599.

11-Braddick, O., O'Brien, J., Wattam-Bell, J., Atkinson, J., Hartley, T. and Turner, R. (2001). Brain Areas Sensitive to Coherent Visual Motion. Perception, 30(1), pp.61-72.

12-Kaderali, S., Kim, Y., Reynaud, A. and Mullen, K. (2015). The Role of Human Brain Area hMT+ in the Perception of Global Motion Investigated With Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS). Brain Stimulation, 8(2), pp.200-207.

13-Robertson, C., Martin, A., Baker, C. and Baron-Cohen, S. (2012). Atypical Integration of Motion Signals in Autism Spectrum Conditions. PLoS ONE, 7(11), p.e48173.

14-Stein, J. (2014). Dyslexia: the Role of Vision and Visual Attention. Current Developmental Disorders Reports, 1(4), pp.267-280.

15-Giraldo-Chica, M. and Schneider, K. (2018). Hemispheric asymmetries in the orientation and location of the lateral geniculate nucleus in dyslexia. Dyslexia 24(2):197-203.

16-Gori, S., Seitz, A., Ronconi, L., Franceschini, S. and Facoetti, A. (2015). Multiple Causal Links Between Magnocellular–Dorsal Pathway Deficit and Developmental Dyslexia. Cerebral Cortex, 26(11), pp.4356-4369.

17-Pilly, P. and Seitz, A. (2009). What a difference a parameter makes: A psychophysical comparison of random dot motion algorithms. Vision Research, 49(13), pp.1599-1612.

18- Sabrina i Pitzalis, Patrizia Fattori, Claudio Gallett. (2012). The functional role of the medial motion area V6. Front Behav Neurosci. 6:91

19-Simone Gori, Paolo Cecchini, Anna Bigoni, Massimo Molteni, and Andrea Facoetti. (2014). Magnocellular-dorsal pathway and sub-lexical route in developmental dyslexia. Front Hum Neurosci, 8:460.

20-Hiroshi Ban, Hiroki Yamamoto, Takashi Hanakawa, Shin-ichi Urayama, Toshihiko Aso, Hidenao Fukuyama and Yoshimichi Ejima. (2013). Topographic representation of an occluded object and the effects of spatiotemporal contex in human early visual areas. The Journal of Neuroscience, 33(43):16992-17007

 

Escribir comentario

Comentarios: 0