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  • Agosto 2017Nº 491
Apuntes

Neurociencia

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Quedarse con la cara

Cada vez nos hallamos más cerca de desentrañar el código neural que rige el reconocimiento facial.

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El cerebro es capaz de reconocer y recordar infinidad de rostros. Reconocemos de inmediato el semblante de un amigo entre docenas de comensales en un restaurante abarrotado o entre la muchedumbre que transita por una calle céntrica. Y de un vistazo podemos saber si esa persona está nerviosa o enfadada, contenta o triste.

Los estudios de neuroimagen han revelado que varias regiones del tamaño de un guisante radicadas en el lóbulo temporal (la zona del cerebro situada bajo la sien) están especializadas en el reconocimiento de las caras. Los neurocientíficos las llaman áreas faciales. Pero ni las resonancias cerebrales ni los estudios clínicos de pacientes a los que se implantan electrodos explican exactamente cómo operan las neuronas de estas áreas.

Ahora, gracias a la combinación de las neuroimágenes y los registros de la actividad eléctrica de neuronas aisladas, la bióloga Doris Tsao y sus colaboradores del Instituto de Tecnología de California parecen haber descifrado por fin el código neural del reconocimiento facial en el macaco y, por extensión, en los primates. Han descubierto que el ritmo de descarga de cada neurona del área facial corresponde a un rasgo distinto del rostro. Como a través de un tablero de control lleno de diales, las neuronas pueden regularse con precisión para responder a bits de información, que después combinan de diversas formas para crear una imagen de cada cara con la que el animal se topa. «Es asombroso», opina Tsao. «Los valores de cada dial son tan predecibles que podemos recrear el rostro que ve el mono sencillamente analizando la actividad eléctrica de sus neuronas faciales.»

Estudios precedentes ya apuntaban a la especificidad de esas zonas del cerebro que codifican los rostros. En la década anterior, cuando Tsao cursaba una estancia como investigadora posdoctoral en la Escuela de Medicina de Harvard, comprobó con el electrofisiólogo Winrich Freiwald que las neuronas de las áreas faciales del mono emitían impulsos cada vez que este veía fotografías de un rostro, y que esas mismas células mostraban una actividad mínima o nula ante imágenes de otros objetos, como verduras, aparatos de radio u otras partes del cuerpo. Otros experimentos indicaban que las neuronas de esas regiones también distinguían un rostro de otro, aunque se tratara de dibujos.

En una conocida serie de experimentos con humanos realizada en 2005, el neurocientífico Rodrigo Quian Quiroga descubrió que los retratos de la actriz Jennifer Aniston activaban una sola neurona de la región del hipocampo, que pasó a ser llamada la neurona de Jennifer Aniston [véase «El archivo de la memoria», por Rodrigo Q. Quiroga, Itzhak Fried y Christof Koch; Investigación y Ciencia, abril de 2013]. Se creía que un proceso similar ocurría en algún punto del lóbulo temporal, si bien la teoría predominante sostenía que cada neurona de las áreas faciales era sensible a un grupo reducido de personas, afirma Quian Quiroga, ahora en la Universidad de Leicester y ajeno al estudio. Pero el reciente trabajo de Tsao sugiere que la idea podría resultar errónea. «Ha comprobado que las neuronas de las áreas faciales no codifican personas concretas; solo ciertos rasgos», comenta Quiroga. «Eso cambia por completo nuestra comprensión del reconocimiento facial.»

Para averiguar de qué modo las neuronas llevan a cabo esa labor de reconocimiento, Tsao y el posdoctorado Steven Le Chang generaron artificialmente 2000 retratos de identificación policiales con variaciones en 50 rasgos, como la redondez del rostro, la distancia entre los ojos o el tono y la textura de la tez. Enseñaron los retratos a dos monos al tiempo que registraban la actividad eléctrica de neuronas individuales situadas en tres áreas faciales de ambos.

Descubrieron que cada neurona respondía a un solo rasgo. En lugar de codificar el rostro de un individuo, como la neurona de Jennifer Aniston en el hipocampo, las neuronas del área facial dividían las imágenes en parcelas pequeñas y codificaban determinados rasgos, como el ancho de las entradas del cabello, explica Chang. Es más, las neuronas de diferentes áreas frontales procesaban información complementaria. Como los obreros de una fábrica, cada área desempeña una labor distinta y, junto con las demás, componen el retrato entero.

Una vez que Chang y Tsao supieron cómo tenía lugar esa división del trabajo, lograron predecir las respuestas de las neuronas ante una cara nueva. Elaboraron un modelo matemático en el que los rasgos faciales estaban codificados por varias neuronas. A continuación mostraron a los monos una imagen que no habían visto de un rostro humano (1). Con su algoritmo aplicado a varias neuronas, recrearon digitalmente el semblante que cada mono había visto (2). «Las recreaciones resultaron asombrosamente exactas», relata Tsao. Hasta el punto de ser casi indistinguibles de los retratos reales.

Y aún más sorprendente, solo precisaron las lecturas de un número bastante reducido de neuronas para que el algoritmo recreara con precisión las caras que estaban viendo los monos. Bastaron los registros de 205 neuronas: 106 en un área y 99 en otra. «Ello da una idea de lo compacto y eficaz que es este código neural basado en rasgos», afirma. También podría explicar por qué los primates sobresalimos tanto en el reconocimiento de las caras y distinguimos cientos de millones de personas sin que necesitemos un número igualmente ingente de neuronas de reconocimiento facial.

Los hallazgos, publicados en Cell, proporcionan un modelo sistemático y completo sobre el modo en que el cerebro percibe los rostros. La maquinaria cerebral humana guarda gran similitud con la de los monos, pues poseemos áreas faciales que responden como las suyas ante las imágenes, según se ha visto en los estudios de resonancia. Ahora bien, el número de estas áreas en nuestra especie podría diferir de la suya.

Entender el código facial del cerebro tal vez nos ayude a estudiar el modo en que las neuronas responsables incorporan otras señas de identificación, como el sexo, la edad, la raza, los signos emocionales y los nombres, afirma Adrian Nestor, neurocientífico de la Universidad de Toronto que estudia las áreas de reconocimiento facial en los humanos y no ha participado en la investigación. Incluso podría proporcionar la base para desentrañar el modo en que el cerebro procesa los rasgos no faciales. «Al fin y al cabo, este rompecabezas no concierne únicamente a los rostros. Esperamos que este código neural sea extensible al reconocimiento de todo tipo de objetos.»

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