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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E7 - Percepción Física y Navegación en Mamíferos
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3307
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Propiocepción muscular
¿Cómo informa el músculo sobre su longitud y velocidad de cambio?
Grupo 2: Grupo 2: Fuerza tendinosa y estado articular
¿Cómo se miden fuerza tendinosa, ángulo articular y aceleración angular?
Grupo 3: Grupo 3: Transducción mecano-neural
¿Cómo se convierte una magnitud mecánica en frecuencia de potenciales de acción?
Grupo 4: Grupo 4: Emisión y retorno del eco
¿Cómo genera la ecolocalización una señal de retorno desde un objetivo?
Grupo 5: Grupo 5: Extracción física de distancia, velocidad y forma
¿Cómo se infieren propiedades del objetivo a partir del eco?
Grupo 6: Grupo 6: Magnetorrecepción por magnetita y radicales
¿Cómo puede el campo magnético transformarse en señales físicas o químicas detectables?
Grupo 7: Grupo 7: Integración sensorial multimodal
¿Cómo se integran señales corporales y ambientales en una estimación espacial única?
Grupo 8: Grupo 8: Navegación y representación espacial
¿Cómo produce la estimación integrada navegación precisa y representación espacial?
ID:1126
Grupo 1: Grupo 1: Propiocepción muscular
Descripción
¿Cómo informa el músculo sobre su longitud y velocidad de cambio?
Pregunta clave: ¿Cómo informa el músculo sobre su longitud y velocidad de cambio?
Entre estos mecanismos sensoriales, la propriocepción y la kinestesia son los sentidos que informan sobre el estado mecánico del propio cuerpo: los husos musculares miden la longitud del músculo y la rapidez con que esa longitud cambia; los órganos tendinosos de Golgi miden la fuerza que soporta el tendón; y los receptores articulares miden el ángulo de la articulación y su aceleración angular.
ID:5895
Grupo 2: Grupo 2: Fuerza tendinosa y estado articular
Descripción
¿Cómo se miden fuerza tendinosa, ángulo articular y aceleración angular?
Pregunta clave: ¿Cómo se miden fuerza tendinosa, ángulo articular y aceleración angular?
Entre estos mecanismos sensoriales, la propriocepción y la kinestesia son los sentidos que informan sobre el estado mecánico del propio cuerpo: los husos musculares miden la longitud del músculo y la rapidez con que esa longitud cambia; los órganos tendinosos de Golgi miden la fuerza que soporta el tendón; y los receptores articulares miden el ángulo de la articulación y su aceleración angular.
ID:5896
Grupo 3: Grupo 3: Transducción mecano-neural
Descripción
¿Cómo se convierte una magnitud mecánica en frecuencia de potenciales de acción?
Pregunta clave: ¿Cómo se convierte una magnitud mecánica en frecuencia de potenciales de acción?
En los tres casos, la frecuencia con la que estos receptores generan sus potenciales de acción es directamente proporcional a la magnitud del estímulo mecánico que están midiendo.
ID:5897
Grupo 4: Grupo 4: Emisión y retorno del eco
Descripción
¿Cómo genera la ecolocalización una señal de retorno desde un objetivo?
Pregunta clave: ¿Cómo genera la ecolocalización una señal de retorno desde un objetivo?
La distancia hasta el objetivo se determina por cuánto tiempo tarda el eco en volver; la velocidad relativa del objetivo, por cuánto se desplaza la frecuencia del eco respecto de la frecuencia emitida; y la forma del objetivo, por cómo varía la intensidad del eco entre las distintas frecuencias que lo componen. El sonido, uno de los estímulos físicos mencionados al comienzo, alcanza en la ecolocalización de murciélagos y cetáceos uno de los sistemas de percepción física más sofisticados del reino animal: el animal emite un pulso de sonido ultrasónico, muy por encima del rango audible para el oído humano —del orden de decenas de miles hasta poco más de cien mil vibraciones por segundo en los murciélagos, y de veinte mil hasta ciento cincuenta mil vibraciones por segundo en los delfines—, y luego analiza el eco que ese pulso produce al reflejarse en los objetos del entorno.
ID:5898
Grupo 5: Grupo 5: Extracción física de distancia, velocidad y forma
Descripción
¿Cómo se infieren propiedades del objetivo a partir del eco?
Pregunta clave: ¿Cómo se infieren propiedades del objetivo a partir del eco?
La distancia hasta el objetivo se determina por cuánto tiempo tarda el eco en volver; la velocidad relativa del objetivo, por cuánto se desplaza la frecuencia del eco respecto de la frecuencia emitida; y la forma del objetivo, por cómo varía la intensidad del eco entre las distintas frecuencias que lo componen. Toda la información que entregan estos mecanismos sensoriales —la propriocepción y la kinestesia del propio cuerpo, el sonido analizado por ecolocalización, el campo magnético detectado por magnetorrecepción, junto con la visión y el olfato— se integra finalmente dentro del sistema nervioso para producir una única estimación de posición, velocidad y orientación. Con este sistema, algunos animales alcanzan resoluciones de distancia del orden del centímetro y son capaces de discriminar objetivos de tamaño milimétrico.
ID:5899
Grupo 6: Grupo 6: Magnetorrecepción por magnetita y radicales
Descripción
¿Cómo puede el campo magnético transformarse en señales físicas o químicas detectables?
Pregunta clave: ¿Cómo puede el campo magnético transformarse en señales físicas o químicas detectables?
Se han propuesto dos mecanismos para explicar esta magnetorrecepción: uno son cristales de magnetita, un mineral magnético natural presente en ciertos tejidos, que generan fuerzas mecánicas sobre las membranas celulares cuando se reorientan siguiendo el campo magnético; el otro son radicales libres cuya química resulta sensible al campo magnético a través de mecanismos cuánticos que alteran la probabilidad de que ocurran ciertas reacciones químicas. Toda la información que entregan estos mecanismos sensoriales —la propriocepción y la kinestesia del propio cuerpo, el sonido analizado por ecolocalización, el campo magnético detectado por magnetorrecepción, junto con la visión y el olfato— se integra finalmente dentro del sistema nervioso para producir una única estimación de posición, velocidad y orientación. El campo magnético, otro de los estímulos físicos mencionados al comienzo, es detectado por varios grupos de mamíferos —entre ellos cetáceos, murciélagos y posiblemente humanos— para orientarse durante migraciones de largo alcance. La percepción física en mamíferos abarca el conjunto de mecanismos sensoriales que convierten magnitudes físicas del entorno —posición, fuerza, presión, campo magnético, sonido— en señales neurales que le permiten al animal construir una representación espacial del mundo y coordinar su movimiento.
ID:5900
Grupo 7: Grupo 7: Integración sensorial multimodal
Descripción
¿Cómo se integran señales corporales y ambientales en una estimación espacial única?
Pregunta clave: ¿Cómo se integran señales corporales y ambientales en una estimación espacial única?
Toda la información que entregan estos mecanismos sensoriales —la propriocepción y la kinestesia del propio cuerpo, el sonido analizado por ecolocalización, el campo magnético detectado por magnetorrecepción, junto con la visión y el olfato— se integra finalmente dentro del sistema nervioso para producir una única estimación de posición, velocidad y orientación. La percepción física en mamíferos abarca el conjunto de mecanismos sensoriales que convierten magnitudes físicas del entorno —posición, fuerza, presión, campo magnético, sonido— en señales neurales que le permiten al animal construir una representación espacial del mundo y coordinar su movimiento.
ID:5901
Grupo 8: Grupo 8: Navegación y representación espacial
Descripción
¿Cómo produce la estimación integrada navegación precisa y representación espacial?
Pregunta clave: ¿Cómo produce la estimación integrada navegación precisa y representación espacial?
Es esa integración sensorial multimodal la que permite la navegación precisa y la que completa, en la práctica, la representación espacial del mundo con la que se abrió esta descripción de la percepción física en mamíferos. La percepción física en mamíferos abarca el conjunto de mecanismos sensoriales que convierten magnitudes físicas del entorno —posición, fuerza, presión, campo magnético, sonido— en señales neurales que le permiten al animal construir una representación espacial del mundo y coordinar su movimiento.
ID:5902