Mapeo de las vías cerebrales de la memorabilidad visual | Noticias del MIT

Durante casi una década, un equipo de investigadores del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT ha estado tratando de descubrir por qué ciertas imágenes persisten en la mente de una persona mientras que muchas otras se desvanecen. Para ello, se propusieron mapear la dinámica espaciotemporal del cerebro que desempeña un papel en el reconocimiento de una imagen visual. Y ahora, por primera vez, los científicos aprovecharon los puntos fuertes combinados de la magnetoencefalografía (MEG), que captura el momento de la actividad cerebral, y la resonancia magnética funcional (fMRI), que identifica las regiones cerebrales activas, para determinar cuándo y dónde procesa el cerebro. procesa de una manera inolvidable Imagen.

Su estudio de acceso abierto fue publicado este mes en Más biología, utilizó 78 pares de imágenes que correspondían al mismo concepto pero que diferían en sus puntuaciones de memorabilidad: una era muy memorable y la otra era fácil de olvidar. Estas imágenes fueron mostradas a 15 sujetos, incluyendo escenas de skate, animales en diversos ambientes, objetos cotidianos como tazas y sillas, paisajes naturales como bosques y playas, escenas urbanas de calles y edificios, y rostros con diferentes expresiones. Descubrieron que una red de regiones cerebrales más distribuida de lo que se pensaba anteriormente participa activamente en los procesos de codificación y memoria que subyacen a la memorabilidad.

"La gente tiende a recordar algunas imágenes mejor que otras, incluso si son conceptualmente similares, como diferentes escenas de una persona patinando", dice Benjamin Lahner, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica e informática del MIT, socio de CSAIL y primer autor del libro. estudiar. “Hemos identificado una firma cerebral de memorabilidad visual que emerge unos 300 milisegundos después de ver una imagen e incluye áreas en la corteza occipital ventral y la corteza temporal que procesan información como la percepción del color y el reconocimiento de objetos. Esta firma sugiere que las imágenes muy memorables desencadenan respuestas cerebrales más fuertes y sostenidas, particularmente en regiones como la corteza visual temprana, que previamente hemos subestimado en el procesamiento de la memoria”.

Mientras que las imágenes muy memorables muestran una respuesta más alta y sostenida durante aproximadamente medio segundo, la respuesta a imágenes menos memorables se desvanece rápidamente. Esta idea, dice Lahner, podría redefinir nuestra comprensión de cómo se crean y persisten los recuerdos. El equipo cree que esta investigación tiene potencial para futuras aplicaciones clínicas, particularmente en el diagnóstico temprano y el tratamiento de trastornos de la memoria.

El método de fusión MEG/fMRI, desarrollado en el laboratorio de la investigadora científica senior de CSAIL, Aude Oliva, captura inteligentemente la dinámica espacial y temporal del cerebro, superando las limitaciones tradicionales de la especificidad espacial o temporal. El método de fusión recibió un poco de ayuda de su amigo del aprendizaje automático para examinar y comparar mejor la actividad cerebral al mirar diferentes imágenes. Crearon una "matriz de representación", que parece un diagrama detallado, que muestra cuán similares son las respuestas neuronales en diferentes regiones del cerebro. Usando este diagrama, pudieron ver los patrones de dónde y cuándo el cerebro procesa lo que vemos.

La selección de pares de imágenes conceptualmente similares con puntuaciones altas y bajas de memorabilidad fue el factor crítico para obtener estos conocimientos sobre la memorabilidad. Lahner explicó el proceso de agregar datos de comportamiento para asignar puntuaciones de memorabilidad a las imágenes, seleccionando un conjunto diverso de imágenes de alta y baja memorabilidad con una representación equilibrada en diferentes categorías visuales.

A pesar de los avances realizados, el equipo observa algunas limitaciones. Si bien este trabajo puede identificar regiones del cerebro que muestran efectos significativos en la memorabilidad, no puede dilucidar la función de estas regiones para contribuir a una mejor codificación/recuperación de la memoria.

"Comprender la base neuronal de la memorabilidad abre interesantes posibilidades para avances clínicos, particularmente en el diagnóstico temprano y el tratamiento de los trastornos de la memoria", dice Oliva. "Las firmas cerebrales específicas que identificamos para la memorabilidad podrían conducir a biomarcadores tempranos para la enfermedad de Alzheimer y otras demencias". y mejorar significativamente los resultados de los pacientes”.

"Estos resultados son interesantes porque nos brindan información sobre los procesos en el cerebro que ocurren entre la visión y el almacenamiento en la memoria", dice Wilma Bainbridge, profesora asistente de psicología en la Universidad de Chicago, que no participó en el estudio. "Los investigadores aquí están detectando una señal cortical que refleja lo que debe recordarse y lo que puede olvidarse desde el principio".

Lahner y Oliva, quien también es director de participación estratégica de la industria en el MIT Schwarzman College of Computing, director del MIT Watson AI Lab del MIT-IBM e investigador principal de CSAIL, se unen a la profesora asistente de la Western University, Yalda Mohsenzadeh, y a la investigadora de la Universidad de York, Caitlin Mullin, en papel. El equipo recibe una Beca de Instrumentación Conjunta de los Institutos Nacionales de Salud y su trabajo fue apoyado por la Beca de la Facultad Vannevar Bush a través de una subvención de la Oficina de Investigación Naval, un premio de la Fundación Nacional de Ciencias y un premio de Iniciativa de Investigación Universitaria Multidisciplinaria a través de una Oficina de Investigación del Ejército. - Beca financiada y la beca EECS MathWorks. Su artículo está publicado en Más biología.