Científicos de los NIH descubren un nuevo circuito cerebral para detectar rostros

Científicos de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) han descubierto un circuito cerebral en primates que detecta rostros rápidamente. Los hallazgos no solo ayudan a explicar cómo los primates perciben y reconocen los rostros, sino que también podrían tener implicaciones para comprender afecciones como el autismo, donde la detección y el reconocimiento de rostros a menudo se ven afectados desde la primera infancia. El circuito recién descubierto involucra primero una parte evolutivamente antigua del cerebro llamada colículo superior, que puede desencadenar entonces que los ojos y la cabeza se vuelvan para obtener una mejor visión. Esta mejor visión permite que diferentes áreas del cerebro en la corteza temporal se involucren en el reconocimiento facial más complejo. El estudio fue publicado en la revista Neuron.

“El reconocimiento rápido de rostros es una habilidad clave en humanos y otros primates”, dijo Richard Krauzlis, Ph.D., del Instituto Nacional del Ojo (NEI) de los NIH y autor principal del estudio. “Este circuito recién descubierto explica cómo podemos detectar y mirar rápidamente los rostros, incluso si aparecen primero en el campo visual periférico donde la agudeza visual es deficiente. Este circuito podría ser lo que destaca los rostros para ayudar al cerebro a aprender a reconocer a los individuos y comprender expresiones faciales complejas, ayudándonos a adquirir habilidades de interacción social importantes”.   

En primates adultos, el cerebro desarrolla regiones especializadas de la corteza temporal llamadas “parches faciales” que proporcionan la capacidad de reconocer y distinguir a los individuos por sus rasgos faciales. Sin embargo, el reconocimiento facial depende de los detalles finos proporcionados por la visión central de alta agudeza del ojo; para que podamos reconocer un rostro, primero tenemos que mirarlo directamente. 

Cuando los bebés nacen, carecen de la visión de alta agudeza necesaria para ver los detalles finos de los rostros, y las áreas de la corteza específicas para los rostros no se desarrollan hasta más tarde. Aun así, los bebés generalmente se orientan y miran los rostros muy temprano en la vida, lo que sugiere que hay otro proceso en juego. 

Estas observaciones dejaron a los científicos con varias preguntas, incluyendo: ¿cómo hace el cerebro que los ojos se desplacen hacia un rostro para ver mejor los detalles finos? ¿Qué proporciona esta preferencia por los rostros antes de que se desarrollen los “parches faciales” del cerebro? ¿Y cómo desarrollan los “parches faciales” del cerebro la capacidad de comprender los rostros en primer lugar?

Krauzlis y sus colegas plantearon la hipótesis de que el colículo superior, conocido por detectar objetos, podría proporcionar el eslabón perdido. Parte del mesencéfalo, le dice al resto del cerebro si hay algo presente en algún lugar, no qué es el objeto, sino simplemente que está ahí. Funciona extremadamente rápido y se conecta directamente a las partes motoras del cerebro, dirigiendo los movimientos de los ojos hacia los objetos de interés o esquivando un objeto en la visión periférica.  

Para probar si el colículo superior podría ayudar en la detección de rostros específicamente, los coautores principales Gongchen Yu, Ph.D., y Leor Katz, Ph.D., reunieron una colección de imágenes, incluyendo rostros, objetos biológicos que no eran rostros, como manos y brazos, y otros artículos como frutas u objetos hechos por humanos. Luego mostraron estas imágenes a monos adultos en el campo visual periférico de los monos y registraron las respuestas neuronales en el colículo superior.

Estudios previos habían sugerido que la detección de objetos por el colículo superior era agnóstica al objeto, lo que significa que esta parte del cerebro solo estaba notando la presencia o ausencia de algo, sin ninguna diferenciación de lo que podría ser esa cosa. Sin embargo, en este estudio, Krauzlis y sus colegas encontraron que dentro de los 40 milisegundos, más de la mitad de las neuronas que midieron respondieron más fuertemente a imágenes de rostros en comparación con otros tipos de objetos. Algunas neuronas adicionales finalmente mostraron preferencias por otros tipos de objetos, pero no hasta los 100 milisegundos. En otras palabras, la detección específica del rostro fue mucho más rápida que la detección de otros objetos, y fue preferida por una gran proporción de las neuronas medidas.

Los investigadores también pudieron determinar que, si bien el colículo superior puede recibir información visual directamente del ojo, este proceso de detección de objetos en cambio requiere la entrada de la parte temprana de la corteza visual primero.

Dado que el colículo superior también vuelve a conectarse a la corteza visual más adelante en la vía de procesamiento visual, los científicos sospechan que este circuito proporciona un mecanismo para resaltar la importancia de ciertos objetos.

“Creemos que este circuito de preferencia facial en realidad puede impulsar el desarrollo de los procesos de reconocimiento facial más avanzados del cerebro”, dijo Krauzlis. “Si es así, los déficits en esta preferencia por los rostros en el colículo superior podrían desempeñar un papel en el autismo”.  

Este estudio fue financiado por el Programa Intramural del NEI. Además de los coautores principales Yu y Katz, Christian Quaia, Ph.D., y Adam Messinger, Ph.D., también contribuyeron a la investigación.

Referencia: Yu G, Katz LN, Quaia C, Messinger A, and Krauzlis RJ. “Preferencia de latencia corta para las caras en el colículo superior de los primates depende de la corteza visual”. Neurona. Epub 2 de julio de 2024.

Este comunicado de prensa describe un hallazgo de investigación básica. La investigación básica aumenta nuestra comprensión del comportamiento humano y la biología, que es fundamental para avanzar en formas nuevas y mejores de prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades. La ciencia es un proceso impredecible e incremental: cada avance en la investigación se basa en descubrimientos anteriores, a menudo de formas inesperadas. La mayoría de los avances clínicos no serían posibles sin el conocimiento de la investigación básica fundamental. Para obtener más información sobre la investigación básica, visite https://www.nih.gov/news-events/basic-research-digital-media-kit. 

El NEI lidera la investigación del gobierno federal sobre el sistema visual y las enfermedades oculares. El NEI apoya programas de ciencia básica y clínica para desarrollar tratamientos que salvan la vista y abordar las necesidades especiales de las personas con pérdida de visión. Para obtener más información, visite https://www.nei.nih.gov.

Acerca de los Institutos Nacionales de Salud (NIH): los NIH, la agencia de investigación médica de la nación, incluyen 27 Institutos y Centros y son un componente del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE. UU. Los NIH son la principal agencia federal que lleva a cabo y apoya la investigación médica básica, clínica y traslacional, e investigan las causas, los tratamientos y las curas tanto para las enfermedades comunes como para las raras. Para obtener más información sobre los NIH y sus programas, visite https://www.nih.gov/. 

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