La percepción del tiempo se relaciona con el sentido del tacto. Un nuevo estudio de SISSA "Una cuenta de integración sensorial para la percepción del tiempo", publicado en PLOS Computational Biology, descubre esta conexión.
"El desafío para la neurociencia que plantea el sentido del tiempo radica, ante todo, en el hecho de que no existen receptores dedicados; el paso del tiempo es una experiencia sensorial construida sin sensores", señala Mathew Diamond, director de Tactile Perception y Laboratorio de aprendizaje. "Uno podría imaginar un reloj preciso en el cerebro, una especie de cronómetro que registra el inicio y la parada y calcula el tiempo transcurrido entre esos dos instantes. Pero décadas de investigación no han encontrado ningún mecanismo cerebral que se parezca a un cronómetro. Pensamos que la comprensión sensorial los sistemas podrían ser la clave para comprender el sentido del tiempo ".
El autor principal del estudio, SISSA Ph.D. El estudiante Alessandro Toso, explica cómo el equipo (que incluye también a Arash Fassihi, Luciano Paz y Francesca Pulecchi como coautores) abordó el problema: "Entrenamos tanto a humanos como a ratas para comparar la duración de dos vibraciones táctiles. La pista principal que conduce a la La nueva teoría es que la duración percibida de una vibración aumenta no solo en relación con el tiempo real transcurrido sino también en relación con la intensidad de la vibración. En otras palabras, los sujetos (de ambas especies) sienten que una vibración más fuerte dura más".
Luego, el equipo propuso un modelo en el que la experiencia del tiempo transcurrido que acompaña a un estímulo se genera cuando la representación neuronal del estímulo en sí es recopilada y sumada por un acumulador corriente abajo. Este modelo explicaría ambas características del sentido del tiempo: un estímulo se juzga más largo cuando en realidad es más largo, pero también cuando su mayor intensidad evoca una respuesta sensorial mayor.
Probaron la plausibilidad del modelo simulando la percepción del tiempo que emergería a través de la integración del disparo neuronal de trenes de picos reales registrados en la corteza sensorial de ratas que reciben el estímulo vibratorio. La estrecha correspondencia de la predicción del modelo del tiempo percibido con el tiempo real percibido para los mismos estímulos apoya el modelo. Ahora la investigación continuará con la identificación y análisis del acumulador.
"Durante muchos años, este grupo de investigación se ha interesado por la percepción táctil y la memoria". Diamond dice. "Tras hallazgos inesperados, nuestra curiosidad ha llevado a una nueva línea de investigación, la percepción del tiempo. Esto nos lleva en sinergia con Domenica Bueti, neurocientífica de SISSA con una destacada trayectoria en la percepción del tiempo. Esperamos colaborar".
Condiciones de experimento y parámetros de estímulo. A) Izquierda: configuración del experimento, con los bigotes de la rata en contacto con la placa vibratoria. Derecha: configuración del experimento para el humano, con la punta del dedo índice izquierdo en contacto con la sonda vibratoria. B) Representación esquemática de las ruidosas vibraciones emitidas por el motor. El lado izquierdo muestra dos trazas de la velocidad muestreada a lo largo del tiempo, y el lado derecho muestra la distribución media gaussiana plegada a la que corresponde cada muestra. El valor esperado de la distribución se muestra para cada traza. C) Estructura del ensayo de comparación retrasada. Cada ensayo consistió en la presentación de dos estímulos ruidosos, con duraciones e intensidades especificadas, separados por un retraso entre estímulos. La respuesta se consideró correcta de acuerdo con la regla de la tarea: comparar las duraciones relativas (regla sombreada en azul) o las intensidades relativas de los estímulos 1 y 2 (regla sombreada en rojo). D) Representación de todas las posibles intensidades y duraciones de estímulos presentados a los sujetos en la tarea de comparación diferida. Cada cuadrado de la matriz está codificado por colores según la NTD y NID de las dos vibraciones presentadas. Se ilustran las combinaciones NID / NTD seleccionadas de la parte superior izquierda e inferior derecha de la matriz.
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Resumen La conexión entre la percepción del estímulo y la percepción del tiempo sigue siendo desconocida. El presente estudio combina la psicofísica humana y de la rata con la activación neuronal cortical sensorial para construir un modelo computacional para la percepción del tiempo transcurrido incrustado en el sentido del tacto. Cuando los sujetos juzgaron la duración de una vibración aplicada a la yema del dedo (humano) o bigotes (rata), el aumento de la intensidad del estímulo llevó a una mayor duración percibida. Simétricamente, el aumento de la duración de la vibración condujo a un aumento de la intensidad percibida. Modelamos trenes de picos reales registrados a partir de la corteza somatosensorial vibrisal como entrada a integradores duales con fugas, un integrador de intensidad con una constante de tiempo corta y un integrador de duración con una constante de tiempo prolongada, funciones neurométricas generadoras que replicaban las funciones psicofísicas reales de las ratas. Volviendo a la psicofísica humana, confirmamos predicciones específicas del modelo de integrador dual con fugas. Este estudio ofrece un marco, basado en la codificación sensorial y la posterior acumulación de impulso sensorial, para dar cuenta de cómo una sensación del paso del tiempo acompaña a la experiencia sensorial táctil. Resumen del autor El desafío a la neurociencia que plantea el sentido del tiempo radica, ante todo, en el hecho de que no existen receptores dedicados: el paso del tiempo es una experiencia sensorial construida sin sensores. En el presente estudio, hemos encontrado que la duración percibida de una vibración aplicada a la piel aumenta no solo en relación con el tiempo real transcurrido sino también en relación con la intensidad de la vibración. Nuestros datos descubren esta relación sólida - "más fuerte se considera más largo" - en los resultados psicofísicos tanto de sujetos humanos como de ratas, lo que indica un mecanismo general que vincula las características del estímulo con el tiempo percibido. Proponemos un modelo computacional donde la experiencia del tiempo transcurrido que acompaña a un estímulo se genera cuando la actividad de las poblaciones neuronales corticales sensoriales que codifican ese estímulo es integrada por un acumulador aguas abajo. Probamos la plausibilidad del modelo simulando la percepción del tiempo que emergería a través de la integración del disparo neuronal de trenes de picos reales registrados en la corteza sensorial de ratas que reciben el estímulo vibratorio. La estrecha correspondencia de la predicción del modelo del tiempo percibido con el tiempo percibido real para los mismos estímulos apoya la cuenta de integración sensorial propuesta para la percepción del tiempo. |