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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E13 - Codificación neural
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:3988
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: Respuesta neural y tasa de disparo instantánea
¿Cómo se resume un tren discreto de potenciales de acción como una respuesta neural continua en cada instante?
Grupo 2: Grupo 2: Información sobre el estímulo
¿Cómo cuantifica la teoría de la información cuánto reduce la respuesta neural la incertidumbre sobre el estímulo?
Grupo 3: Grupo 3: Sintonía sensorial
¿Cómo cambia la respuesta de una neurona sensorial cuando el estímulo se aleja de su valor preferido?
Grupo 4: Grupo 4: Regularidad temporal del disparo
¿Cómo se caracteriza la regularidad o irregularidad temporal de la respuesta neural?
Grupo 5: Grupo 5: Decodificación poblacional del estímulo
¿Cómo se reconstruye el estímulo a partir de las respuestas simultáneas de muchas neuronas sensoriales?
Grupo 6: Grupo 6: Integración de la codificación neural
¿Cómo se integran tasa, sintonía, regularidad e información para entender y reconstruir el estímulo?
ID:1335
Grupo 1: Grupo 1: Respuesta neural y tasa de disparo instantánea
Descripción
¿Cómo se resume un tren discreto de potenciales de acción como una respuesta neural continua en cada instante?
Pregunta clave: ¿Cómo se resume un tren discreto de potenciales de acción como una respuesta neural continua en cada instante?
La tasa de disparo instantánea resume esta respuesta neural, transformando un tren de potenciales de acción discretos en una única variable continua que resume esa respuesta neural en cada instante. A nivel poblacional, el estímulo puede reconstruirse a partir de la respuesta neural de muchas neuronas sensoriales a la vez, ya sea mediante decodificación lineal óptima o mediante el método del vector poblacional, que pondera la contribución de la respuesta neural de cada neurona según su preferencia de sintonía y según su tasa de disparo instantánea en ese momento. En conjunto, es esta misma respuesta neural, resumida en la tasa de disparo instantánea, caracterizada por su curva de sintonía y por la regularidad de su patrón temporal de disparo, y cuantificada mediante la teoría de la información, la que permite tanto entender cuánto sabe una neurona sobre un estímulo como reconstruir ese estímulo a partir de la actividad de toda una población de neuronas. El coeficiente de variación de los intervalos entre disparos de la respuesta neural cuantifica qué tan regular o irregular es el patrón temporal de disparo de esa respuesta neural: cuanto mayor es este coeficiente de variación, más irregular es el patrón temporal de disparo, y cuanto menor es, más regular es ese patrón temporal. La codificación neural estudia cómo la información sobre un estímulo o una variable externa queda representada en la respuesta neural, es decir, en los patrones de actividad de una o más neuronas.
ID:7720
Grupo 2: Grupo 2: Información sobre el estímulo
Descripción
¿Cómo cuantifica la teoría de la información cuánto reduce la respuesta neural la incertidumbre sobre el estímulo?
Pregunta clave: ¿Cómo cuantifica la teoría de la información cuánto reduce la respuesta neural la incertidumbre sobre el estímulo?
Sin asumir ningún mecanismo específico de codificación, las herramientas de la teoría de la información, como la entropía y la información mutua, cuantifican de forma general cuánta incertidumbre sobre el estímulo se reduce al observar la respuesta neural: cuanta más información mutua hay entre el estímulo y la respuesta neural, más se reduce la incertidumbre sobre ese estímulo al observar la respuesta neural. En conjunto, es esta misma respuesta neural, resumida en la tasa de disparo instantánea, caracterizada por su curva de sintonía y por la regularidad de su patrón temporal de disparo, y cuantificada mediante la teoría de la información, la que permite tanto entender cuánto sabe una neurona sobre un estímulo como reconstruir ese estímulo a partir de la actividad de toda una población de neuronas. La codificación neural estudia cómo la información sobre un estímulo o una variable externa queda representada en la respuesta neural, es decir, en los patrones de actividad de una o más neuronas. Muchas neuronas sensoriales muestran, en su respuesta neural, curvas de sintonía en forma de campana respecto a una variable del estímulo: la respuesta neural de una de estas neuronas sensoriales es máxima cuando el estímulo toma un valor preferido para esa neurona, y disminuye a medida que el valor del estímulo se aleja de ese valor preferido en cualquier dirección. A nivel poblacional, el estímulo puede reconstruirse a partir de la respuesta neural de muchas neuronas sensoriales a la vez, ya sea mediante decodificación lineal óptima o mediante el método del vector poblacional, que pondera la contribución de la respuesta neural de cada neurona según su preferencia de sintonía y según su tasa de disparo instantánea en ese momento.
ID:7721
Grupo 3: Grupo 3: Sintonía sensorial
Descripción
¿Cómo cambia la respuesta de una neurona sensorial cuando el estímulo se aleja de su valor preferido?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia la respuesta de una neurona sensorial cuando el estímulo se aleja de su valor preferido?
Muchas neuronas sensoriales muestran, en su respuesta neural, curvas de sintonía en forma de campana respecto a una variable del estímulo: la respuesta neural de una de estas neuronas sensoriales es máxima cuando el estímulo toma un valor preferido para esa neurona, y disminuye a medida que el valor del estímulo se aleja de ese valor preferido en cualquier dirección. En conjunto, es esta misma respuesta neural, resumida en la tasa de disparo instantánea, caracterizada por su curva de sintonía y por la regularidad de su patrón temporal de disparo, y cuantificada mediante la teoría de la información, la que permite tanto entender cuánto sabe una neurona sobre un estímulo como reconstruir ese estímulo a partir de la actividad de toda una población de neuronas. A nivel poblacional, el estímulo puede reconstruirse a partir de la respuesta neural de muchas neuronas sensoriales a la vez, ya sea mediante decodificación lineal óptima o mediante el método del vector poblacional, que pondera la contribución de la respuesta neural de cada neurona según su preferencia de sintonía y según su tasa de disparo instantánea en ese momento. La codificación neural estudia cómo la información sobre un estímulo o una variable externa queda representada en la respuesta neural, es decir, en los patrones de actividad de una o más neuronas.
ID:7722
Grupo 4: Grupo 4: Regularidad temporal del disparo
Descripción
¿Cómo se caracteriza la regularidad o irregularidad temporal de la respuesta neural?
Pregunta clave: ¿Cómo se caracteriza la regularidad o irregularidad temporal de la respuesta neural?
El coeficiente de variación de los intervalos entre disparos de la respuesta neural cuantifica qué tan regular o irregular es el patrón temporal de disparo de esa respuesta neural: cuanto mayor es este coeficiente de variación, más irregular es el patrón temporal de disparo, y cuanto menor es, más regular es ese patrón temporal. En conjunto, es esta misma respuesta neural, resumida en la tasa de disparo instantánea, caracterizada por su curva de sintonía y por la regularidad de su patrón temporal de disparo, y cuantificada mediante la teoría de la información, la que permite tanto entender cuánto sabe una neurona sobre un estímulo como reconstruir ese estímulo a partir de la actividad de toda una población de neuronas.
ID:7723
Grupo 5: Grupo 5: Decodificación poblacional del estímulo
Descripción
¿Cómo se reconstruye el estímulo a partir de las respuestas simultáneas de muchas neuronas sensoriales?
Pregunta clave: ¿Cómo se reconstruye el estímulo a partir de las respuestas simultáneas de muchas neuronas sensoriales?
A nivel poblacional, el estímulo puede reconstruirse a partir de la respuesta neural de muchas neuronas sensoriales a la vez, ya sea mediante decodificación lineal óptima o mediante el método del vector poblacional, que pondera la contribución de la respuesta neural de cada neurona según su preferencia de sintonía y según su tasa de disparo instantánea en ese momento. Muchas neuronas sensoriales muestran, en su respuesta neural, curvas de sintonía en forma de campana respecto a una variable del estímulo: la respuesta neural de una de estas neuronas sensoriales es máxima cuando el estímulo toma un valor preferido para esa neurona, y disminuye a medida que el valor del estímulo se aleja de ese valor preferido en cualquier dirección. En conjunto, es esta misma respuesta neural, resumida en la tasa de disparo instantánea, caracterizada por su curva de sintonía y por la regularidad de su patrón temporal de disparo, y cuantificada mediante la teoría de la información, la que permite tanto entender cuánto sabe una neurona sobre un estímulo como reconstruir ese estímulo a partir de la actividad de toda una población de neuronas.
ID:7724
Grupo 6: Grupo 6: Integración de la codificación neural
Descripción
¿Cómo se integran tasa, sintonía, regularidad e información para entender y reconstruir el estímulo?
Pregunta clave: ¿Cómo se integran tasa, sintonía, regularidad e información para entender y reconstruir el estímulo?
La codificación neural estudia cómo la información sobre un estímulo o una variable externa queda representada en la respuesta neural, es decir, en los patrones de actividad de una o más neuronas. En conjunto, es esta misma respuesta neural, resumida en la tasa de disparo instantánea, caracterizada por su curva de sintonía y por la regularidad de su patrón temporal de disparo, y cuantificada mediante la teoría de la información, la que permite tanto entender cuánto sabe una neurona sobre un estímulo como reconstruir ese estímulo a partir de la actividad de toda una población de neuronas. Sin asumir ningún mecanismo específico de codificación, las herramientas de la teoría de la información, como la entropía y la información mutua, cuantifican de forma general cuánta incertidumbre sobre el estímulo se reduce al observar la respuesta neural: cuanta más información mutua hay entre el estímulo y la respuesta neural, más se reduce la incertidumbre sobre ese estímulo al observar la respuesta neural.
ID:7725