Ilusiones visuales y simetría del sistema visivo.

Ponente(s): Luisa Márquez Rentería, Dr. Alessio Franci

Una ilusión visual es una ilusión causada por el sistema visual y caracterizada por una imagen percibida que difiere de la realidad objetiva. La información coleccionada en el ojo es procesada al interior del cerebro para crear objetos percibidos que no coinciden con medidas físicas del mundo externo. Estudiar los mecanismos detrás de las ilusiones visuales puede ayudarnos a entender cómo nuestro cerebro crea la imagen mental de la realidad percibida y de esta forma avanzar en el conocimiento de nuestra cognición, un tema fundamental de la neurociencia contemporánea. La ilusión de la rejilla de Hermann consiste en las manchas percibidas en las intersecciones de una rejilla blanca presentada en un fondo negro. En 1960 el efecto intentó explicar por primera vez con la teoría de Baumgartner, la cual dice que esta ilusión óptica se debe a un proceso neuronal llamado inhibición lateral. La actividad en un punto del sistema visual no es simplemente el resultado de un solo receptor, sino el resultado de un grupo de fotorreceptores que responden a la presentación de estímulos en lo que se denomina campo receptivo, en el centro del campo receptivo se genera un aumento en la actividad cuando los fotorreceptores detectan el aumento de luminancia, mientras que los fotorreceptores en los alrededores inhiben esa actividad, produciendo la inhibición lateral. En la rejilla de Hermann, una intersección está rodeada de más intensidad que un punto en el medio de una línea, por lo que la intersección se ve más oscura debido a que hay mayor inhibición. Sin embargo, a pesar de que en un inicio esta teoría tuvo una fuerte aceptación, hay fuertes indicios de su insostenibilidad. Por ejemplo, rotando la rejilla a 45° la ilusión se disminuye sustancialmente o al cambiar las líneas rectas de la rejilla por zigzag. Por esta razón se considera que los mecanismos involucrados en la generación de la ilusión están relacionados con el sentido de los bordes. Estos mecanismos se dan en el córtex visual primario a través de las células simples S1. Debido a esto, utilizamos la teoría de singularidades equivariantes para el modelado de este fenómeno, la cual ha sido previamente usada con éxito para modelar alucinaciones visuales, con el fin de entender con una mayor profundidad matemática los mecanismos del córtex visual primario. Hasta ahora se ha considerado que el sistema visual responde al grupo de simetría Euclideano. Sin embargo, los resultados que estamos obteniendo muestran que no es así, ya que reduciendo el grupo de simetría al de Klein en el modelo en Bresslof 2001, los fenómenos de ruptura de simetría asociados capturan de manera mucho más fiel los experimentos psicofísicos sobre la rejilla de Hermann. Este resultado sugiere que los mecanismos del sistema visual detrás de ilusiones y alucinaciones, aunque en parte similares, involucran distintos caminos de comunicación neuronal. Más allá de las interpretaciones matemáticas, el detallar la simetría del sistema visual ayudaría a un mejoramiento en las teorías y experimentos sobre el sistema visual.