Célula simple

Una célula simple en la corteza visual primaria es una célula que responde principalmente a bordes orientados y rejillas (barras con orientaciones particulares). Torsten Wiesel y David Hubel descubrieron estas células a finales de la década de 1950. ^{[ 1 ]}

Estas células están sintonizadas a diferentes frecuencias y orientaciones, incluso con diferentes relaciones de fase, posiblemente para extraer información de disparidad (profundidad) y atribuir profundidad a las líneas y bordes detectados. ^{[ 2 ]} Esto puede dar como resultado una representación tridimensional de "estructura alámbrica" ​​como la que se usa en los gráficos por computadora. El hecho de que la información de los ojos izquierdo y derecho sea muy similar en las llamadas hipercolumnas corticales indica que el procesamiento de profundidad ocurre muy temprano, lo que ayuda al reconocimiento de objetos 3D.

Posteriormente, se descubrieron muchas otras células con funciones específicas: (a) células con terminación, que se cree que detectan singularidades como cruces de líneas y aristas, vértices y finales de línea; (b) células de barra y de rejilla . Estas últimas no son operadores lineales porque una célula de barra no responde al ver una barra que forma parte de una rejilla periódica, y una célula de rejilla no responde al ver una barra aislada.

Utilizando el modelo matemático de Gabor con componentes (fases) de seno y coseno, las células complejas se modelan calculando el módulo de las respuestas de Gabor complejas. Tanto las células simples como las complejas son operadores lineales y se consideran filtros porque responden selectivamente a una gran cantidad de patrones.

Sin embargo, se ha afirmado que el modelo de Gabor no se ajusta a la estructura anatómica del sistema visual, ya que simplifica el LGN y utiliza la imagen 2D tal como se proyecta en la retina . Azzopardi y Petkov ^{[ 3 ]} propusieron un modelo computacional de una célula simple, que combina las respuestas de las células del LGN modelo con campos receptivos (RF) centro-periferia . Lo denominan modelo de Combinación de RF (CORF). Además de la selectividad de orientación, exhibe supresión de orientación cruzada , sintonización de orientación invariante al contraste y saturación de respuesta. Estas propiedades se observan en células simples reales, pero no las posee el modelo de Gabor . Mediante correlación inversa simulada , también demuestran que el mapa de RF del modelo CORF se puede dividir en regiones excitatorias e inhibitorias alargadas, típicas de las células simples.

Lindeberg ^{[ 4 ] [ 5 ]} ha derivado modelos axiomáticamente determinados de células simples en términos de derivadas direccionales de núcleos gaussianos afines sobre el dominio espacial en combinación con derivadas temporales de núcleos de escala-espacio no causales o tiempo-causales sobre el dominio temporal y ha demostrado que esta teoría conduce a predicciones sobre campos receptivos con buena concordancia cualitativa con las mediciones de campos receptivos biológicos realizadas por DeAngelis et al. ^{[ 6 ] [ 7 ]} y garantiza buenas propiedades teóricas del modelo matemático de campo receptivo, incluidas las propiedades de covarianza e invariancia bajo transformaciones de imagen naturales. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Un análisis de las propiedades de selectividad de orientación de tales modelos idealizados para células simples se da en. ^{[ 10 ]}

Estas células fueron descubiertas por Torsten Wiesel y David Hubel a finales de la década de 1950. ^{[ 11 ]}

Hubel y Wiesel denominaron a estas células "simples", en contraposición a " células complejas ", porque compartían las siguientes propiedades: ^{[ 12 ]}

1. Poseen regiones excitatorias e inhibitorias diferenciadas.
2. Estas regiones siguen la propiedad de sumatoria.
3. Estas regiones presentan un antagonismo mutuo: las regiones excitatorias e inhibitorias se equilibran entre sí bajo iluminación difusa.
4. Es posible predecir las respuestas a estímulos en movimiento a partir del mapa de regiones excitatorias e inhibitorias.

Algunos otros investigadores, como Peter Jackson y Peter Schiller, utilizaron definiciones diferentes para células simples y complejas. ^{[ 13 ]}

• Sistema visual
• Campo receptivo espaciotemporal
• Célula compleja