CAPÍTULO 2

FUNCIONES Y VARIABLES

CONTENIDO GENERAL:

-Funciones neuronales activas y pasivas
-Circuitos
-Procesadores de bajo y alto nivel
-Variables locales: imágenes y modelos relacionales de memoria
-Variable general: dato
-Reconocimiento
-Procedimientos de los procesadores
-Sectorizaciones
-Flujos de trabajo
-Recursos
-Áreas de bajo y alto nivel
-Corteza pre-frontal
-Clasificaciones de la corteza pre-frontal
-Parámetros de las imágenes
-Funciones asociativas de patrones
-Diagramas de conexión corticales y sub-corticales
-Modos directo e indirecto
-Conexión V1, áreas secundarias y corteza pre-frontal
-Distribución de áreas en los lóbulos occipital, temporal y parietal
-Canales perceptivos
-Lectura y escritura en las diferentes memorias

**LOS SIGUIENTES TEXTOS SON MUESTRAS DEL CAPÍTULO 2: FUNCIONES Y VARIABLES**


Funciones

Las áreas cerebrales están compuestas mayormente por funciones. Una función puede ser pasiva o activa. Pasiva es porque sus neuronas son condicionadas externamente mientras que las activas son condicionadas internamente. Ejemplo del primero son las funciones de las áreas primarias y las memorias, mientras que del segundo son los procesadores. Estas funciones son determinantes para el correcto funcionamiento del área. Sin procesadores que manipulen los datos recibidos, la percepción carece de sentido: son los ejecutores de las instrucciones. De igual manera, los procesadores deben basarse en la memoria para almacenar estas manipulaciones. Son los registros de datos con los cuales los procesadores trabajarán para gestionar las áreas.  

Las funciones son grupos de neuronas o redes que ejecutan trabajos específicos de acuerdo a la composición, tipos de neuronas y de las diferentes sinapsis que se producen entre ellas. Por ello es importante señalar el carácter funcional de las áreas. Estas funciones se hallan ubicadas en diferentes zonas cerebrales y serán las encargadas de recibir, procesar, almacenar, organizar y transmitir los impulsos nerviosos correspondientes.

Las sinapsis se hallan formadas por las conexiones de axones y dendritas entre dos neuronas. Es una conexión electro-química de potenciales de acción y neurotransmisores entre dichas neuronas que forman redes neuronales, es decir, nodos de distribución sináptica. Las redes tienen determinadas topologías, determinadas cantidades de neuronas o nodos, diferentes tipos de neuronas, determinadas cantidades de conexiones de entrada y salida por neurona y diferentes niveles de trabajo, es decir, diferentes cantidades de elementos e interconexiones.

Los impulsos generados por el receptor sensorial recorren los diferentes nervios y llegan al tálamo, con excepción del olfato, que se dirige directamente al córtex. Del tálamo, las conexiones se dirigen a las áreas primarias. Allí, los diferentes impulsos excitan las correspondientes neuronas y, de acuerdo a las diferentes configuraciones, formarán un dato. En estas áreas primarias, estos datos son conocidos como imágenes. Por ejemplo, la forma de una visión en la región V1 es una imagen, un sonido en el área auditiva primaria es una imagen, un sabor es una imagen, etc. Una imagen es una respuesta a estos impulsos, es una impresión generada por los potenciales de acción que activan o desactivan determinadas neuronas o conjunto de neuronas. Estas imágenes están definidas por forma, intensidad y duración.

Los procesadores reciben los impulsos de las áreas primarias y los gestionan, pero estas funciones no recibirán las imágenes en sí, sino solo el o los conjunto de impulsos o datos que representan a esa imagen. De esta manera, los procesadores buscan en las correspondientes memorias los mismos datos, es decir, si anteriormente los han almacenado mediante técnicas de asociación de patrones definidas y correspondientes a cada función pasiva y/o activa. Es decir, los datos de las imágenes se hallan relacionados con uno o más datos de otras imágenes y el conjunto total (las asociaciones) serán más datos con mayores niveles de complejidad asociativa. En memoria, éstas asociaciones de datos son modelos sinápticos que equivalen tanto a un dato como a un grupo de datos. Existen diferentes niveles relacionales o asociativos de modelos de acuerdo a la complejidad de cada asociación. Cada nivel será mayor en cuanto sea mayor también las relaciones generadas por los procesadores para gestionar los datos. Como una asociación de modelos es también un modelo, llamaremos a éstos elementos simplemente modelos.

Es importante señalar que las gestiones de los procesadores con respecto a los impulsos (datos y modelos) y la utilización de los distintos recursos son transparentes. No es posible conocer, por ejemplo, la búsqueda de un dato en alguna memoria. Recién se hace visible cuando es enviado a las áreas visuales asociativas correspondientes.

El ver una imagen significa que las neuronas en V1 han sido excitadas de diferentes modos por los cuerpos geniculados laterales y éstos por las retinas: por contrastes, por movimiento, por color, etc. Pero aún no se ha reconocido la imagen, ya que el reconocimiento viene dado por la búsqueda del o los datos que representan esa imagen en las correspondientes memorias. El reconocimiento depende de un almacenamiento previo del dato correspondiente a una imagen igual o similar en la memoria en forma de modelo. Se toma consideración sobre la forma, tamaño, color, relieve, contraste, movimiento, orientación, etc., comparando patrones específicos importantes para determinar las propiedades conceptuales y dinámicas de esa imagen en particular. Es importante recalcar la importancia de los modelos en la memoria y los diferentes niveles de asociación, ya que juegan papeles muy importantes y sin ellos es imposible el reconocimiento. 

En el sistema visual, el reconocimiento de una imagen es conocer su forma de acuerdo a los contrastes y color como la percepción de un objeto, su relación con otras imágenes como la percepción del espacio y un evento asociado a dicha imagen, que es su variación, como la percepción del movimiento. Este reconocimiento es llevado a cabo por la incidencia de las señales en las respectivas áreas primarias y de asociación y mediante constantes llamadas a las diferentes memorias. El foco de atención, es decir, que imágenes o datos están siendo atendidos dependerá de los diferentes procesadores. Está atención dependerá también de determinantes externos: intensidad de las señales recibidas, variaciones, tamaños, movimientos, repeticiones, contrastes, organizaciones estructurales, etc., e internos: emociones, estados orgánicos, intereses, sugestiones, pensamientos, etc. La atención puede ser activa y voluntaria, activa e involuntaria o pasiva. Generalmente, las imágenes tienden a ser analizadas desde el conjunto a las partes, salvo que se ordene posteriores y minuciosos análisis como propiedades finas y detalladas.

Variables

Son los diferentes grados de las sinapsis, impulsos de potenciales de acción y neurotransmisores, como un concepto global que involucra a componentes en forma de agentes de datos codificados.

Variables de las funciones:

Variables locales:

• Imágenes
• Modelos

Variable general:

• Dato

Una variable es una representación de una señal y/o grupo de señales provenientes de una o más fuentes de emisores. Estas incidirán sobre los parámetros de los receptores y luego serán convertidos a impulsos eléctricos para posteriormente ser interpretados por los procesadores de los canales en las diferentes áreas.

Por otra parte, los modelos son almacenados en memoria por los procesadores mediante sus operaciones inherentes. Claro está que las imágenes no son las que se hallan almacenadas en memoria, sino datos en forma de modelos relacionales y asociativos. Las operaciones son de lectura cuando se buscan en memoria y de escritura cuando se graban.

Para lograr un reconocimiento, los procesadores ejecutarán procedimientos según sean las imágenes e intentarán identificar los datos con algún modelo en memoria. Para ello se valen de ejecuciones de lectura y escritura con las correspondientes memorias sensoriales, de corto y largo plazo, tanto semánticas y episódicas.

Generalmente, los procesadores clasifican, categorizan e indexan los datos en la memoria mediante algoritmos neuronales y programas sinápticos internos dependientes de los modos de funcionamiento nodal que les son propios. A esto lo llamaremos estatificación. Las estatificaciones de los modelos en memoria se realizan mediante grupos de modelos relacionales que poseen ciertas propiedades y características similares. Desde ya, habrá ciertos modelos que serán recuperados más rápido que otros, especialmente aquellos modelos creados en ocasiones en que los flujos de atención hayan sido intensos o reforzados. Esto se basa en operaciones inherentes de cada procesador en manipular los datos, generalmente con operaciones de índole comparativas (entre otras) entre diversos patrones recibidos y almacenados. A esto se le suma la ya citada gran capacidad de asociación jerárquica de estos procesadores relacionadas con las imágenes y sus posteriores codificaciones en datos y modelos, que no son más que impulsos electro-químicos sobre una gran base neural sináptica.

En las diferentes áreas susceptibles de neuronas con alto índice de potenciación a largo plazo existen ciertas secciones que estarán relacionadas con otras secciones. Estos son grupos de neuronas que hacen las veces de registros, cada uno de los cuales almacenarán los modelos correspondientes, es decir, un grupo de redes de neuronas que tiene la capacidad de almacenar datos. Por ejemplo, en el lóbulo temporal se almacenan los datos correspondientes a rostros y objetos, en el área de Wernicke se almacenan los símbolos del lenguaje, en el área pre-motora se almacenan los programas que controlarán a la corteza motora primara, etc.

Ahora bien, los modelos almacenados pueden utilizar diferentes registros y los procesadores, luego de utilizarlos, pueden devolverlos a los mismos registros u a otros registros según los procedimientos de lectura o escritura según las nuevas estatificaciones. Cuando los procedimientos son constantes con respecto a ciertos modelos en determinadas memorias, las conexiones sinápticas se refuerzan para lograr modelos cada más estables y duraderos. Finalmente, se llega al grado de automatización, en el que uno o más procedimientos trabajan prácticamente de forma automatizada, siendo las recuperaciones de los modelos involucrados mucho más rápidos de ejecutar y previamente fáciles de hallar.

Procesador

Cada procesador es un grupo neuronal que realiza acciones mediante operaciones que llevan a cabo diferentes tareas, como hacer ingresar los datos, ejecutar acciones especificadas en su grupo de acciones, (es decir, el total de operaciones que puede realizar para manipular los datos al compararlos, asociarlos o desasociarlos con otros datos), llevar y traer los datos a y desde las diferentes memorias (modelos) y egresar estos datos hacia diferentes áreas corticales y sub-corticales.

Cada área está compuesta por al menos un procesador y una memoria. Por ejemplo, las áreas visuales comprenden neuronas procesadoras para la forma, el color y el movimiento, mientras que las memorias asociadas a éstos procesos se distribuyen en los lóbulos corticales temporales y estructuras del mesencéfalo relacionadas con el hipocampo y alrededores.

Es importante destacar los recursos de los flujos de trabajo de los procesadores. Cuando un procesador ejecuta sus acciones en un trabajo específico consume recursos, es decir, impulsos electro-químicos de potenciales de acción y neurotransmisores disponibles. Por esto, existen porciones de esos recursos utilizados por los procesadores en las ejecuciones. Así, los procesadores atienden con diferentes porcentajes de recursos las diferentes funciones, las que demandarán impulsos que luego serán utilizados para realizar una tarea específica. Los diferentes flujos de trabajo utilizarán diferentes recursos disponibles pero limitados y por ello el trabajo será limitado y porcentual. Solo es posible realizar dos o más trabajos en diferentes porcentajes de esos recursos. Por ejemplo, un procesador puede atender a un área primaria y a una determinada memoria en diferentes flujos de trabajo lo que dará diferentes porcentajes de recursos utilizados por éste procesador. Atender una función por parte del procesador significa utilizar sus acciones para ejecutar las tareas correspondientes con respecto esa determinada función.

Cuando el procesador debe ejecutar varios procedimientos consume también recursos. Si debe leer o escribir varias veces en memoria, o buscar algún modelo que no puede hallar, esto limita los recursos utilizados. Cuando se produce la ya nombrada automatización de lectura de modelos, es decir, modelos ya afianzados y establecidos mediante constantes llamamientos, el procesador dedicará menos recursos a ésta búsqueda y se concentrará en otros trabajos repartiendo entre ellos la mayor parte de sus recursos.

Existen procesadores de bajo nivel y de alto nivel. Los primeros están encargados de asociar los datos mientras que los segundos integran a éstas asociaciones. Está comprobado que existen procesadores de alto nivel en las cortezas pre-frontales de ambos hemisferios, grupos neuronales que tienen la capacidad e integrar datos y modelos complejos, con grandes cargas de niveles asociados. En estos procesadores se integran los trabajos superiores como el pensamiento, razonamiento, conceptos abstractos, personalidad, creatividad, etc., es decir, variables con grandes niveles de complejidad y relación, y esto es llevado a cabo en ambos hemisferios cerebrales de acuerdo al trabajo a ejecutar. Para simplificar, llamaremos simplemente corteza o área pre-frontal, sabiendo que esta denominación corresponde a ambos hemisferios cerebrales.

Las variables tratadas en los procesadores de alto nivel de la corteza pre-frontal trabajan con el mecanismo de memoria a corto plazo, desde donde serán derivadas luego a los correspondientes centros de las memorias semánticas y episódicas.

Desde ya, las diferentes áreas se hallan en constante trabajo, independientemente si se tratan de ejecuciones conscientes, inconscientes o automáticas.  Los procesadores de bajo y alto nivel trabajan coordinadamente para ejecutar tareas de asociación y control. Es decir, estos procesadores de alto nivel coordinan las actividades de los de bajo nivel y que variables serán procesadas, es decir, que focos de atención serán más importantes y que variables están siendo tratadas como una percepción consciente.

Los procesadores de bajo y alto nivel juegan un papel importante junto al sistema límbico en el aprendizaje y comportamiento. Por ejemplo, en el pensamiento racional y lógico, quienes más trabajan son los procesadores del hemisferio izquierdo, mientras que en el pensamiento artístico u onírico por ejemplo lo hacen los del hemisferio derecho. Ambos hemisferios están condicionados por el sistema límbico, cuyos órganos más importantes son la amígdala para las emociones, el hipocampo para la memoria y el hipotálamo para la regulación endócrina. Desde ya, ambos hemisferios están en constante funcionamiento, influyéndose entre sí e intercambiando datos de manera continua, solo que las actividades serán mayormente afluentes en unos que otros. Parece ser que el tálamo juega un rol importante en la interconexión entre ciertas áreas entre sí, especialmente la corteza pre-frontal con el sistema límbico, fundamentalmente con el hipocampo. De ésta manera, regula también los flujos de atención de datos que serán procesados y enviados a las diferentes áreas. Es probable que en la cortezas pre-frontal existan zonas o áreas por descubrir que necesitan una mayor descripción, como por ejemplo sectores asociados al cálculo matemático, al procesamiento simbólico, abstracto, etc.

Podemos dividir las áreas en áreas de bajo y alto nivel. Las áreas de bajo nivel presentan procesadores de bajo nivel mientras que las áreas de alto nivel lo hacen con procesadores de alto nivel. En realidad, la nomenclatura utilizada es a modo de descripción, ya que todas las áreas concentran niveles de trabajo y asociación relativamente altos. Debemos distinguir, por lo menos, dos vías de control entre todas las áreas, es decir, conexión de activación entre las mismas. Generalmente, las áreas de alto y bajo nivel trabajan en forma conjunta, es decir, comparten datos y recursos entre sí según lo dispongan los procesadores.

Corteza pre-frontal

En la corteza pre-frontal se hallan los procesadores de alto nivel, encargados de coordinar, controlar y administrar las demás áreas en virtud de tareas específicas para resolver problemas o lograr objetivos. En el canal visual, manipulan gran cantidad de datos provenientes de los lóbulos parietales referidos al movimiento espacial, de los lóbulos occipitales referidos a otras zonas de asociación, como el Área de Wernicke, de los lóbulos temporales relacionados con los objetos y color, del mesencéfalo, específicamente del hipocampo, tálamo, amígdala, hipotálamo, etc., es decir, el sistema límbico, relacionados con tareas atencionales y de control de flujo, modelos de memoria, intercomunicación e inducción de flujos de datos entre canales, áreas del olfato, etc.

De acuerdo a las diferentes funciones, la corteza puede dividirse en las siguientes secciones:

Muchas de las secciones de la corteza pre-frontal se relacionan con gran cantidad de áreas y estructuras corticales y sub-corticales, incluso entre las mismas secciones pre-frontales. Es importante señalar que la sección dorso-lateral se halla relacionada con la memoria a corto plazo o memoria de trabajo, la planificación, las funciones verbales, actividades cognitivas e inclusive motoras, entre otras. La sección orbito-frontal está relacionada con la personalidad y la conducta, etc., mientras que la fronto-medial lo está con la voluntad, la motivación e incluso el lenguaje, entre otras. Esto da origen a la constante influencia entre las diferentes secciones pre-frontales, áreas corticales y subcorticales y sus posteriores desarrollos intelectuales, conductivos, emocionales, emotivos, etc.

Modelos relacionales de memoria

Los modelos se asignan y/o se asocian  en diferentes niveles de complejidad mediante relaciones ejecutadas por los procesadores de bajo y alto nivel conjuntamente. Las asignaciones reales son las provenientes directamente de las funciones primarias y guardadas en memoria en forma de recuerdos. Las asignaciones ficticias son las creadas por los procesadores mediante asignaciones reales y/o ficticias y guardadas también en memoria en forma de imaginaciones. Estas memorias pueden ser semántica y/o episódica.

Con respecto a los modelos, para diferenciar cierto grupo relacional concreto y determinado, llamamos argumento a uno o más modelos relacionales, es decir, ciertos niveles de modelos relacionados almacenados en la memoria semántica, mientras que llamamos tema a uno o más niveles de argumentos almacenados en la memoria episódica.

Este modo esquemático simple es descripto para poner de manifiesto la intrincadamente compleja red de modelos sinápticos neuronales. Por ejemplo, podemos ver los argumentos como las conexiones verticales de modelos mientras que los teman se hallan ligados en forma horizontal.  Ciertamente, las conexiones entre modelos pueden darse entre iguales y/o diferentes niveles argumentales y/o temáticos. Por ejemplo, un argumento es tal relación de asociación de modelos de la memoria semántica que informa a los procesadores de alto nivel sobre determinado objeto, su significado, sus características y propiedades: por ejemplo, un automóvil, su marca, su forma, su color, sus diferentes partes constitutivas, para que es utilizado, sus ventajas y desventajas, y demás conceptos asociados a ésta imagen. Se reconocen aquí las propiedades conceptuales que no están relacionadas a un contexto espacio-temporal. Ahora bien, si observamos o recordamos como este automóvil se desplaza por una ruta a cierta velocidad en cierto lugar, estos datos representativos serán uno o más temas asociados a cada objeto en particular de la escena. Mediante los argumentos reconoceremos el significado del automóvil, la ruta, el lugar, etc. y mediante el tema reconoceremos que el automóvil está en movimiento en una ruta de un paraje que tal vez ya conocemos o no, es decir, la escena o el contexto general. Se reconocen aquí las propiedades atadas a un contexto espacio-temporal.

Parámetros de las imágenes

Cada imagen es específica de acuerdo al canal o sentido. Es decir, cada señal que actúa sobre un determinado órgano causará ciertas imágenes en las áreas primarias del cerebro. Cada canal posee sus propias características de acuerdo a la naturaleza de las señales recibidas, dadas por sus neuronas y las formas en que éstas se conectan entre sí formando las redes sinápticas. En el caso de la visión, existen dos parámetros fundamentales de las imágenes. Su forma, es decir, la estructura de contraste entre luz y oscuridad de la imagen del cual se deriva posterior estatificación en modelos, es guardada en la memoria semántica en forma de argumento, es decir, una cierta cantidad de modelos relacionales determinados y específicos mediante la vía ventral. Y la variación de la forma, o sea, las fluctuaciones o movimiento de la forma, que son guardadas en la memoria episódica en forma de tema, es decir, una cierta cantidad de argumentos, mediante la vía dorsal. El color es un complemento de la forma y de las fluctuaciones de esta.

En las figuras superiores pueden verse diagramas correspondientes a diferentes conexiones corticales y sub-corticales. Puede verse específicamente que los procesadores de alto nivel de la corteza pre-frontal trabajan con la memoria operativa, de corto plazo o de trabajo para almacenar los datos temporalmente y luego ser traspasados al hipocampo y desde éste a las cortezas temporal y parietal.

Debemos decir que existen dos modos de procesamiento por parte de la corteza pre-frontal. Por un lado, el modo directo, es decir, cuando los procesadores de bajo y alto nivel están atendiendo a la corteza visual primaria, esto es, cuando el cerebro está atendiendo una percepción directa de señales de estímulos proveniente de los órganos oculares. Para esto, diversas áreas se pondrán en juego: área visual primaria, áreas asociativas, lóbulos parietales para el movimiento y el espacio, lóbulos temporales para los objetos, el color y la memoria semántica, tálamo para dirigir los flujos de atención e hipocampo para almacenar los objetos y eventos en escenas con componentes espaciales, dinámicos, cromáticos y objetivos en memoria episódica. Los modelos con altos niveles asociativos serán dispersados en las diferentes áreas de la corteza pre-frontal, cuyos procesadores los irá trabajando y almacenando en la memoria de corto plazo. Los datos devueltos por estos procesadores retornarán a diferentes áreas asociativas, temporales e incluso el hipocampo. Estos lazos circuitales se mantendrán de acuerdo a lo ordenado por los procesadores de alto y bajo nivel. Si los trabajos son continuamente excitadores, los modelos del hipocampo serán enviados a los lóbulos temporal y parietal.

Por otro lado, en el modo indirecto, las imágenes son proyectadas desde la memoria episódica, atendiendo en un grado mínimo el área V1. Esto es cuando evocamos un recuerdo (modelos reales) o una imaginación (modelos ficticios). En este caso, las áreas que se ponen de manifiesto son casi las mismas, a excepción de V1. Es decir, las imágenes se hacen visibles en las áreas asociativas. El hecho de atender en el modo indirecto a un recuerdo o a una imaginación, hace que el flujo de atención del área v1 disminuya considerablemente y esto es debido a los recursos de trabajo disponibles por los procesadores de alto y bajo nivel, que se hallan atendiendo una tarea indirecta.

Un ejemplo completo de éste funcionamiento podría ser el área de Wernicke, o centro del lenguaje, como parte constituyente de la ruta ventral. Esta área procesa y almacena patrones gráfico-simbólicos correspondientes a letras, palabras, frases, reglas gramaticales, etc. Podemos diagramar ésta área con funciones de entrada, procesamiento, memoria y salida, las funciones básicas necesarias para el procesamiento. Estos patrones sinápticos son el resultado de los datos provenientes de V1. Los procesadores del área de Wernicke serán los encargados de comparar y asociar patrones similares o establecidos mediante reglas almacenadas previamente. Las letras, palabras y frases poseen patrones de forma específicos distinguibles por sus configuraciones geométricas y ordinales. Estos patrones serán los modelos correspondientes (y sus consecuentes asociaciones) almacenados en la memoria. Esto no lo hacen solo, ya que requerirán la ayuda de los procesadores de alto nivel, los que, en conjunto con la memoria operativa o de trabajo, serán los que devolverán estos datos procesados en niveles cada vez más complejos. Desde ya, para ejecutar estos trabajos, tanto procesadores de bajo y alto nivel necesitarán de ellos mismos, del hipocampo, del tálamo, de la ruta dorsal, y otras zonas corticales y sub-corticales. Por ejemplo, al aprender una nueva palabra, será necesario, primero, conocer por la forma de las imágenes si los caracteres son reconocidos, luego que letras son. Posteriormente, el conjunto de letras que forman la nueva palabra. Si son 2 o mas palabras, es preciso saber y conocer las reglas que las unen, por ejemplo, si son sustantivos, adjetivos, etc. Todo esto es realizado por los procesadores de bajo y alto nivel, que ejecutan las comparaciones con la memoria semántica para poder detectar modelos almacenados previamente con respecto a la o las letras, palabras, frases, etc. Si es posible inferir el significado de la palabra mediante otras anteriormente almacenadas, entonces la nueva palabra será incorporada a la intrincada red de asociaciones de modelos relacionadas esas letras, palabras, frases, incluso asunto vinculado. Si no es posible, entonces no podrá establecerse una relación con otros modelos.

Pero el contexto en el que es realizado éste aprendizaje también será almacenado (pueda o no ser la nueva palabra inserta en una nueva red de asociaciones de modelos) en la memoria episódica. Por ejemplo, podrá recordarse la palabra (aunque puede que no se conozca su significado), puede recordarse el libro, la habitación, incluso el día en que ha sido leía por primera vez.

Cuando el cerebro aprende de forma positiva el significado de una palabra, ya estará disponible para utilizarse posteriormente y los procesadores de alto nivel podrán requerirla en tareas de composición literaria, entre otras cosas. Por ejemplo, supongamos que no conocemos el significado de “vetusto”. El cerebro sabe que son caracteres latinos, que la palabra posiblemente corresponda al idioma castellano, pero no conoce su significado. Posteriormente, mediante la lectura del diccionario, el cerebro sabe que su significado es sinónimo de “viejo” o “antiguo”. Como estas palabras supuestamente ya las conocía, entonces ha ligado una palabra más a la colección descripta por los modelos sinápticos correspondientes a “viejo”, “antiguo”. Ahora, la corteza pre-frontal podrá utilizarla, por ejemplo, en la frase “el vetusto bosque” y comprenderá también dicha frase. Es decir, la palabra ha sido incorporada a la memoria semántica correspondiente al área de Wernicke. Pero el cerebro es capaz de recordar la palabra antes y después de conocer el significado, incluso, como anteriormente se ha mencionado, el momento y lugar en que leyó el significado por primera vez en el diccionario. Esos datos fueron transferidos también en la memoria de trabajo y luego en la memoria de largo plazo. Dependerá entonces constantes refuerzos sinápticos mantener tanto la nueva palabra en memoria semántica como el contexto en que fue leído y aprendida por primera vez  en memoria episódica. Si, efectivamente, las conexiones sinápticas han sido reforzadas, entonces la palabra es incorporada, incluso luego de que el contexto del aprendizaje pueda ser olvidado. En este último caso se produce la abstracción de la forma de la palabra y se incorpora a la memoria semántica. Por ejemplo, si se nombra la palabra “automóvil”, automáticamente el cerebro crea la imagen de un automóvil, ya sea real o imaginario, y reconoce tanto el significado de la palabra “automóvil” como la forma del objeto “automóvil” porque previamente, probablemente en la niñez, ya se ha aprendido estos conceptos. Pero es muy probable que el cerebro no recuerde el lugar y momento, es decir, el contexto, en que ambos conceptos fueron aprendidos. Es decir, evoca modelos semánticos pero no episódicos y, al imaginar la palabra automóvil, probablemente lo haga de forma abstracta, es decir, generando la secuencia de letras correspondientes de forma difusa pero entendible.

Del mismo modo, en una imaginación, los procesadores de alto nivel ejecutan tareas conjuntas con las áreas de bajo nivel para crear escenas ficticias e incorporarlas o no a la memoria episódica e incluso a la memoria semántica. Por ejemplo, es posible crear una escena con objetos ficticios desde la nada o modificar una escena preexistente como un recuerdo e incluso otra imaginación anteriormente creada, y modificarla agregándole o quitándole imágenes y movimientos según lo especifiquen los procesadores de alto nivel. Incluso, si por ejemplo se inventa una palabra o un nombre ficticio, dicha palabra o nombre podrá ser incorporado a la memoria semántica y asignarles significados reales o ficticios. Esta libertad de manipulación es la base de la creación intelectual.

En el ejemplo anterior, podrá verse que la forma de las palabras son localizadas en la función de entrada, V1 en éste caso (no consideremos por ejemplo si la palabra se mueve) de acuerdo a las neuronas activadas desde el CGL. Cuando se lee un texto, la corteza pre-frontal continuamente está atendiendo a V1 (mediante el CGL del tálamo), a los procesadores de bajo nivel que la informarán continuamente de las formas y los significados (que dependen a su vez, como anteriormente ha sido descripto, de continuos procesos de comparación de patrones de formas y color (letras), secuencias de formas (palabras), secuencias de secuencias de forma (frases), y los correspondientes modelos de asignación que los describen y asocian en la memoria semántica), y al contexto de la escena provenientes de las otras áreas de asociación de la visión, como V3 y V4. Cuando las palabras son reconocidas, se activarán las neuronas correspondientes en la función de salida, que informará a la corteza pre-frontal de sus significados. Estos datos ya llevan componentes de asociación de reconocimiento que le permitirán a los procesadores de alto nivel simplificar el trabajo para utilizarlos en niveles superiores.

Aquí es importante aclarar dos cuestiones: una es la ya citada transparencia de la lectura y escritura de datos realizadas por los procesadores en memoria. Por ejemplo, cuando los procesadores buscan los datos en las memorias correspondientes, no vemos esta búsqueda sino el resultado de la búsqueda, si lo hay. En V1 se halla lo que están viendo los ojos, pero existe un área en donde las imágenes son vistas desde las memorias. En el caso del diagrama, es la función de salida, es decir, el resultado de los procesos de pregunta-respuesta formado por neuronas con cierta similitud fisiológica de las de V1. Atendiendo a esto, la otra cuestión es que el reconocimiento directo de una palabra, siguiendo el ejemplo, viene dado por la percepción de los órganos oculares en V1 y la imaginería proveniente de memoria semántica y episódica trabajando en conjunto, mientras que el reconocimiento indirecto viene dado por la imaginería desde memoria semántica y episódica.

Aunque con algunas diferencias, el mecanismo es similar para objetos, rostros y formas en general (V2, V3, V4, etc.), y las variaciones de estas formas (V5, MST, etc.) sobre la “grilla” de V1, es decir, en las diferentes columnas de dominancia ocular y de orientación. Parece ser que las áreas asociativas se hallan estatificadas por patrones similares y conectadas y ligadas mediante relaciones sinápticas que continuamente se inducen entre sí y con la corteza pre-frontal. La razón de esto parece radicar en las comparaciones realizadas por las células constituyentes de los procesadores, parvocelulares para las formas (contrastes) y magnocelulares para el movimiento y espacio (variaciones de contrastes).

La memoria semántica visual se halla ubicada en sectores del lóbulo temporal (T), concretamente en la corteza ínfero-temporal. La memoria episódica se encuentra en el sector temporal medial del lóbulo temporal, lindante con el mesencéfalo, es decir, hipocampo, tálamo, hipotálamo, etc. En el lóbulo temporal se procesan los patrones de cómo interpretar los contrastes y en el lóbulo parietal los patrones de cómo interpretar las variaciones de dichos contrastes.

Un caso a considerar es que los procesos de bajo y alto nivel ocurren también entre diferentes canales perceptivos, como por ejemplo el canal visual y el auditivo, muy común y frecuente. Ambos canales son los más desarrollados en cuanto a complejidad, y ambos se inducen mutuamente, pero debemos tener en cuenta que la mayoría de los canales o sentidos perceptivos se inducen entre sí en mayor o menor medida. Por ejemplo, una o más imágenes visuales directas o indirectas pueden inducir una o más imágenes auditivas indirectas y viceversa. Al ver, por ejemplo, la cubierta de un disco musical compacto, podemos por ejemplo, si ya hemos escuchado algo antes, “oír” algún trozo de una canción que se halle en él, no directamente desde los órganos auditivos sino desde la memoria auditiva. Del mismo modo, cuando imaginamos un rostro tal vez podamos oír la voz de la persona cuyo rostro ha sido “visto” indirectamente. Para estas tareas, actúan las áreas primarias (si las percepciones son directas), áreas secundarias, corteza pre-frontal, tálamo e hipocampo, entre otros. Como ya se ha dicho, los procesadores de alto nivel de la corteza pre-frontal trabajan ejecutando varias tareas simultáneas consumiendo recursos, por ejemplo, esto es posible haciendo el experimento de atender lo que se está viendo mediante los glóbulos oculares y luego cambiar a un recuerdo de algo vivido o también a algo imaginado. Podrá verse que cuando la corteza pre-frontal atiende a los ojos a través del tálamo, el cerebro se halla más atento a la escena que está sucediendo, reconociendo objetos, movimientos y espacios de la escena, pero cuando recordamos un objeto y/o evento desde la memoria episódica, dicha atención ocular decrece profundamente para atender a los modelos de memoria. Es este entonces el flujo de trabajo de los procesadores de bajo y alto nivel que, de acuerdo a las áreas que atienden, la atención será mayor en aquellas con las que la corteza pre-frontal esté comunicándose, de manera de lograr un objetivo, como resolver un problema, por ejemplo. Dicha evocación dependerá de la atención que anteriormente los procesadores pudieran haber reforzado en mayor o menor medida las sinapsis correspondientes involucradas en el aprendizaje y posterior “refresh”. Como ya se ha dicho, el hipocampo actúa de puente entre los modelos sinápticos correspondientes de las áreas secundarias de la visión y audición. Si estos refuerzos son constantes, entonces pasarán a las correspondientes cortezas asociativas.

La memoria operativa juega un importante papel de modo temporario en el procesamiento de alto nivel. En ella serán almacenados los modelos correspondientes a las tareas instantáneas que están siendo ejecutadas en un momento dado. Estos modelos pueden provenir no solo del canal visual sino también del canal auditivo, olfativo, etc. Si bien los procesadores de alto nivel atienden en conjunto a todos los canales sensoriales, a algunos atenderá más que a otros, y serán los que ocupen la mayor porción de memoria operativa. Cuando realizan varias tareas simultáneas con respecto a un canal, se producirán una ralentización de los flujos de trabajo ya que todas las funciones estarán ocupadas en las mismas áreas. Cuando las tareas realizadas corresponden a diferentes canales, los procesadores pueden dividir estos flujos de trabajos y compartir los recursos necesarios para procesar un canal y otro. Debemos notar que, en la mayoría de los casos, las atenciones son multiplexadas, es decir, atienden a las diferentes áreas de forma alternada. Esto no quiere decir que las demás áreas las desatienda, simplemente que ocupa gran parte de los procesamientos en atender ciertos datos específicos mas que a otros. Constantemente, los procesadores están trabajando y, si bien atienden a una porción de la percepción general, todos los datos continúan ingresando y solo algunos serán procesados. El resto será relativamente desatendido. Esto no quita que datos no atendidos en su totalidad puedan ser atendidos con un mayor flujo de atención, mientras que los anteriores pasen a ser desatendidos. Esto es lo que corresponde al multiplexado atencional de los procesadores de alto nivel. Por ejemplo, observamos una habitación, con camas, sillas, mesas, etc. Si prestamos atención, por ejemplo, a las formas de la cama, los procesadores de bajo nivel serán manipulados por los de alto nivel para aumentar sus flujos de trabajos y atender principalmente al sector de la retina, del CGL, y de las cortezas estriadas y extra-estriadas  donde están activas las células que representan la forma, color, significado, etc. de la cama. Si en un momento, escuchamos un ruido proveniente de otra habitación por ejemplo que llame nuestra atención, y no movemos la vista de la cama, los procesadores de alto nivel cambiarán sus flujos de trabajos y dirigirán su atención a las áreas auditivas primaria y secundaria para identificar el sonido, si es posible. Este cambio hará que la atención sobre la imagen de la cama disminuya considerablemente, pero, si mantenemos los ojos abiertos apuntando a la cama, los datos representativos de éste objeto seguirán llegando a las áreas de bajo nivel, aunque las áreas de alto nivel estén atendiendo otro canal. Esto se resume en que tanto los procesadores de alto nivel como la memoria operativa están ocupados en diversas tareas que requieren diferentes grados de atención y, por ende, de flujos de trabajo y gestión de recursos disponibles.

En la intrincada red de conexiones corticales y sub-corticales, muchas de las áreas se hallan conectadas con otras tantas a través de vías de datos y de control. Estas conexiones determinan los modos en que los datos son traspasados de una a otra zona. Los recuadros remarcados con líneas negras más gruesas corresponden a las zonas donde la visión tiene lugar. En V1 se hallan las imágenes “en crudo”, es decir, sin procesar. En V2/V3/V4/TEO/TE tiene lugar la segunda visión, es decir, las imágenes productos del recuerdo o imaginación. Debido a su conexión con la corteza ínfero-lateral (sectores de la memoria semántica) y con la corteza temporal medial (sectores de la memoria episódica), las imágenes devueltas conllevan componentes conceptuales y autobiográficos, tanto en la percepción directa como en la imaginación. De todos modos, todos los datos tienen una fuerte conexión de flujo hacia los procesadores de alto nivel de la corteza pre-frontal.

Al procesar la percepción de un objeto en un determinado lugar, por ejemplo, los procesadores de bajo nivel intentarán reconocer el objeto y el lugar mediante sucesivas lecturas de datos provenientes de la memoria semántica, que contiene los modelos asociativos que puede describir o no a ese objeto y lugar. Para interpretar el objeto, se ponen de manifiesto los procesadores de la vía ventral. Para el lugar, serán los procesadores de la vía dorsal. Ambos flujo de datos serán redirigidos a las cortezas pre-frontales y al sistema límbico, en particular el hipocampo, que actúa como integrador de datos de contexto, es decir, objeto-espacio-tiempo o memoria episódica. Cuando trabajan en conjunto operadores de bajo y alto nivel para interpretar datos provenientes de los ojos, vía los CGLs, la atención se centrará entonces en el contexto perceptivo, es decir, a las señales de las fuentes del emisor visual. Por otro lado, si lo que se halla en juego es un recuerdo o una imaginación, los procesadores de bajo y alto nivel atenderán a la memoria episódica, y estos modelos almacenados, que contienen las diversas representaciones de determinados contextos perceptivos, también serán comparados con la memoria semántica para reconocimiento. 

Tomemos un ejemplo sencillo: Primero, debemos atender una escena perceptiva. Observamos a un niño jugando en una playa. Mediante las áreas de bajo nivel se reconocerán las diversas formas y contrastes de la imagen representativa del niño, su balón, el mar, etc. y sus correspondientes variaciones que conllevarán al movimiento de esas imágenes y por ende a la posterior noción de tiempo. Esta escena estará descripta por objetos-movimientos-lugar. Seguramente, en la memoria semántica y episódica tendremos modelos asociativos y relacionales, no iguales, pero similares que reconocerán a cada elemento de ésta escena perceptiva: niño, balón, mar, etc. mediante patrones neuronales de formas, movimiento y espacio. Como la atención es perceptiva, estos datos serán enviados a las diferentes zonas de las cortezas pre-frontales del hemisferio izquierdo para las formas y en mayor medida del derecho para los movimientos y espacio. Todos estos datos serán manipulados por los procesadores de alto nivel correspondientes, quienes mediante la memoria operativa, los dispondrán para reenviarlos nuevamente a las áreas de asociación donde se formará una imagen interna de la escena, es decir, una copia de la escena principal alojada en V1. Estas dos imágenes en el área primaria y secundaria, unidas a constantes llamadas a memoria semántica, episódica y operativa serán las que informarán continuamente a los procesadores de alto nivel sobre la mayor parte de elementos de la escena, es decir, se generará la conciencia de reconocimiento de la percepción. Estos datos, a su vez, serán enviados al hipocampo para formar los nuevos contextos generales que serán los ejes principales de nuevos modelos para la memoria episódica. Esto es, se grabará la escena completa. Seguramente, esto se realizará mediante diferentes niveles atencionales, lo que significa que, dependiendo de muchos factores, se generarán sinapsis con mayores o menores flujos de datos y niveles de fuerza sináptica, los que estarán profundamente ligados a la calidad del contexto representados por modelos relacionales en la memoria episódica.

Cuando la idea es luego, recordar esa escena en particular, los procesadores de alto nivel pondrán en marcha el mecanismo inverso mediante índices de estatificación (que previamente han sabido procesar). Desde la memoria episódica derivarán los modelos representativos del contexto hacia las áreas de asociación visual, donde se verán estas imágenes internas. De acuerdo a constantes llamadas a memoria semántica, estas imágenes serán reconocidas nuevamente y los datos vueltos a los procesadores de alto nivel y memoria operativa. Nuevamente, se formarán circuitos en donde se involucrarán las mismas áreas asociativas de forma, color, movimiento, espacio, etc., salvo V1, que estará activa con la escena actual, es decir, cualquier escena que estén observando los ojos en ese momento. Pero, si bien parte de las redes neuronales de las áreas asociativas se hallarán activas por los impulsos de V1, otras lo harán de acuerdo a lo ordenado por los procesadores de alto nivel, es decir, se activarán por los modelos de la memoria episódica, semántica y operativa generando las imágenes del niño en el mar, las que atenderán a éstos flujo de datos y desatenderán a los que provienen de V1. Por esto es que, o prestamos atención a las escenas actuales que nuestros ojos están observando, o a las escenas internas de la imaginación provenientes de todos los sistemas de memoria.

Desde ya, la lectura o escritura en memoria por parte de todos los procesadores dependerán de factores atencionales, lo que condicionará la calidad de los recuerdos. Siguiendo la línea de la percepción imaginativa, podemos agregar que mediante procesos de alto nivel, es posible modificar la escena o no, agregando o quitando elementos. Por ejemplo, que el niño de la escena recordada juegue con dos pelotas, incluso puede ser visto desde diferentes ángulos espaciales. Todo esto puede ser realizados con los ojos abiertos, que observan una escena distinta, o cerrados. Incluso esta nueva escena modificada ingresará al circuito de lectura/escritura pudiendo sus datos ser agregados a la memoria operativa e incluso a la semántica.

Ahora bien, si la escena recordada, tanto original como imaginada, es llamada continuamente a lo largo del tiempo, los modelos relacionales, especialmente ubicados en el hipocampo, pasarán al lóbulo temporal medio, donde serán alojados definitivamente, dando lugar a las neuronales finamente empaquetadas del hipocampo a ser activadas por otros modelos. Por esto, el hipocampo haría las veces de memoria integradora de mediano plazo, ya que los datos de largo plazo propiamente dicho pueden ser recuperados, inclusive luego de que el hipocampo sufra alguna lesión parcial o totalmente destructiva de neuronas o enfermedades como el Alzheimer, donde, en algunos casos, los nuevos datos no podrán ser procesados dado a ésta insuficiencia neuronal pero sí es posible invocar algunos modelos semánticos y episódicos grabados en el tiempo.