Los seres humanos comenzaron a desarrollar sistemas de lectura y escritura solo en los últimos miles de años. Nuestras habilidades de lectura nos distinguen de otras especies animales, pero unos pocos miles de años es un período de tiempo demasiado corto para que nuestros cerebros hayan desarrollado nuevas áreas específicamentededicado a la lectura.
Para dar cuenta del desarrollo de esta habilidad, algunos científicos han planteado la hipótesis de que partes del cerebro que originalmente evolucionaron para otros propósitos se han "reciclado" para la lectura. Como ejemplo, sugieren que una parte del sistema visual que está especializadapara realizar el reconocimiento de objetos se ha reutilizado para un componente clave de la lectura llamado procesamiento ortográfico: la capacidad de reconocer letras y palabras escritas.
Un nuevo estudio de neurocientíficos del MIT ofrece evidencia para esta hipótesis. Los hallazgos sugieren que incluso en primates no humanos, que no saben leer, una parte del cerebro llamada corteza inferotemporal TI es capaz de realizar tareas comodistinguir palabras de palabras sin sentido o seleccionar letras específicas de una palabra.
"Este trabajo ha abierto un vínculo potencial entre nuestra comprensión en rápido desarrollo de los mecanismos neuronales del procesamiento visual y un comportamiento importante de los primates: la lectura humana", dice James DiCarlo, director del Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas del MIT, uninvestigador del Instituto McGovern de Investigación del Cerebro y del Centro de Cerebros, Mentes y Máquinas, y autor principal del estudio.
Rishi Rajalingham, un postdoctorado del MIT, es el autor principal del estudio, que aparece hoy en Comunicaciones de la naturaleza . Otros autores del MIT son el postdoctorado Kohitij Kar y el asociado técnico Sachi Sanghavi. El equipo de investigación también incluye a Stanislas Dehaene, profesor de psicología cognitiva experimental en el Collège de France.
reconocimiento de palabras
La lectura es un proceso complejo que requiere reconocer palabras, asignarles significado y asociarlas con su sonido correspondiente. Se cree que estas funciones se extienden por diferentes partes del cerebro humano.
Los estudios de imágenes de resonancia magnética funcional fMRI han identificado una región llamada área visual de forma de palabra VWFA que se ilumina cuando el cerebro procesa una palabra escrita. Esta región está involucrada en la etapa ortográfica: distingue palabras de cadenas desordenadas deletras o palabras de alfabetos desconocidos. El VWFA se encuentra en la corteza de TI, una parte de la corteza visual que también es responsable de identificar objetos.
DiCarlo y Dehaene se interesaron en estudiar los mecanismos neuronales detrás del reconocimiento de palabras después de que psicólogos cognitivos en Francia informaron que los babuinos podían aprender a discriminar palabras de no palabras, en un estudio que apareció en ciencia en 2012.
Usando fMRI, el laboratorio de Dehaene descubrió anteriormente que partes de la corteza de TI que responden a objetos y rostros se vuelven altamente especializadas para reconocer palabras escritas una vez que las personas aprenden a leer.
"Sin embargo, dadas las limitaciones de los métodos de imágenes humanas, ha sido un desafío caracterizar estas representaciones en la resolución de neuronas individuales y probar cuantitativamente si estas representaciones podrían reutilizarse para respaldar el procesamiento ortográfico y cómo", dice Dehaene.Estos hallazgos nos inspiraron a preguntarnos si los primates no humanos podrían brindar una oportunidad única para investigar los mecanismos neuronales subyacentes al procesamiento ortográfico ".
Los investigadores plantearon la hipótesis de que si partes del cerebro de los primates están predispuestas a procesar texto, podrían encontrar patrones que lo reflejen en la actividad neuronal de los primates no humanos cuando simplemente miran las palabras.
Para probar esa idea, los investigadores registraron la actividad neuronal de aproximadamente 500 sitios neuronales en la corteza de TI de los macacos mientras observaban alrededor de 2000 cadenas de letras, algunas de las cuales eran palabras en inglés y otras cadenas de letras sin sentido.
"La eficacia de esta metodología es que no es necesario entrenar a los animales para que hagan nada", dice Rajalingham. "Lo que se hace es simplemente registrar estos patrones de actividad neuronal cuando se muestra una imagen frente al animal".
Luego, los investigadores introdujeron esos datos neuronales en un modelo informático simple llamado clasificador lineal. Este modelo aprende a combinar las entradas de cada uno de los 500 sitios neuronales para predecir si la cadena de letras que provocó ese patrón de actividad era una palabra o noSi bien el animal en sí no está realizando esta tarea, el modelo actúa como un "sustituto" que utiliza los datos neuronales para generar un comportamiento, dice Rajalingham.
Usando esos datos neuronales, el modelo pudo generar predicciones precisas para muchas tareas ortográficas, incluida la distinción de palabras de las que no son palabras y la determinación de si una letra en particular está presente en una cadena de palabras. El modelo fue aproximadamente un 70 por ciento exacto para distinguir palabras deno palabras, que es muy similar a la tasa reportada en el estudio de Science de 2012 con babuinos. Además, los patrones de errores cometidos por el modelo fueron similares a los de los animales.
Reciclaje neuronal
Los investigadores también registraron la actividad neuronal de un área cerebral diferente que también se alimenta de la corteza de TI: V4, que es parte de la corteza visual. Cuando introdujeron patrones de actividad de V4 en el modelo de clasificador lineal, el modelo predijo mal en comparación con TI el desempeño humano o del mandril en las tareas de procesamiento ortográfico.
Los hallazgos sugieren que la corteza de TI está particularmente bien adaptada para ser reutilizada para habilidades que son necesarias para la lectura, y apoyan la hipótesis de que algunos de los mecanismos de lectura se basan en mecanismos altamente evolucionados para el reconocimiento de objetos, dicen los investigadores..
Los investigadores ahora planean entrenar animales para realizar tareas ortográficas y medir cómo cambia su actividad neuronal a medida que aprenden las tareas.
La investigación fue financiada por la Fundación Simons y la Oficina de Investigación Naval de EE. UU..
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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