El problema de la conciencia y el enlace es la cuestión de cómo los objetos, el trasfondo y las características abstractas o emocionales se combinan en una sola experiencia.
El término refiere a la codificación general de los circuitos cerebrales para la combinación de decisiones, acciones y percepción. Se considera un "problema" debido a que no existe un modelo completo.
El problema del enlace se puede subdividir en cuatro partes: de percepción, utilizados en neurociencia, ciencia cognitiva y filosofía de la mente. Incluye consideraciones generales sobre la coordinación, la unidad subjetiva de percepción y la vinculación variable. Consideraciones generales sobre coordinación
Resumen del problema La atención es crucial para determinar qué fenómenos parecen estar unidos, notados y recordados. Este problema de unión específico se denomina generalmente sincronía temporal. En el nivel más básico, toda activación neuronal y su adaptación depende de una consideración específica del momento oportuno (Feldman, 2010). A un nivel mucho más amplio, los patrones frecuentes en la actividad neuronal a gran escala son una importante herramienta científica y de diagnóstico. The Neural Binding Problem(s) Jerome Feldman ... – Icsi.berkeley.edu. https://www.icsi.berkeley.edu/pubs/ai/ICSI_NBPs12.pdf.
Teoría e investigación de la sincronización. Una hipótesis popular mencionada por Peter Milner, en su artículo de 1974 Un modelo para el reconocimiento visual de formas, ha sido que las características de los objetos individuales están unidas/segregadas mediante la sincronización de la actividad de diferentes neuronas en la corteza. Shadlen MN, Movshon JA (September 1999). "Synchrony unbound: a critical evaluation of the temporal binding hypothesis". Neuron. 24 (1): 67–77, 111–25. doi:10.1016/S0896-6273(00)80822-3. . Se supone que la teoría, llamada unión por sincronía (binding-by-synchrony=BBS), se produce mediante la sincronización mutua transitoria de neuronas ubicadas en diferentes regiones del cerebro cuando se presenta el estímulo. La prueba empírica de la idea salió a la luz cuando von der Malsburg propuso que la vinculación de características planteaba un problema especial que no podía resolverse simplemente con las tasas de activación celular. von der Malsburg, C. (1981). "The Correlation Theory of Brain Function". MPI Biophysical Chemistry, Internal Report 81–2. Reprinted in Models of Neural Networks II (1994), E. Domany, J.L. van Hemmen, and K. Schulten, eds. (Berlin: Springer). Sin embargo, se ha demostrado que esta teoría puede no ser un problema ya que se reveló que los módulos codifican conjuntamente para múltiples funciones, contrarrestando el problema de vinculación de funciones. Se ha demostrado que la sincronía temporal es la más frecuente cuando se trata del primer problema, "Consideraciones generales sobre la coordinación", porque es un método eficaz para observar el entorno y es bueno para agrupar y segmentar. Varios estudios sugirieron que, de hecho, existe una relación entre la activación rítmica sincrónica y la vinculación de funciones. Este disparo rítmico parece estar relacionado con oscilaciones intrínsecas en los potenciales somáticos neuronales, típicamente en el rango gamma de alrededor de 40 a 60 hercios. Singer ha resumido los argumentos positivos a favor del papel de la sincronía rítmica en la resolución del problema de vinculación segregacional entre objeto y característica. Ciertamente, existe amplia evidencia de la sincronización de la activación neuronal como parte de las respuestas a los estímulos visuales.
Sin embargo, existe inconsistencia entre los hallazgos de diferentes laboratorios. Además, varios críticos recientes, incluidos Shadlen y Movshon y Merker han expresado su preocupación acerca de que la teoría sea potencialmente insostenible. Thiele y Stoner descubrieron que la unión perceptiva de dos patrones en movimiento no tenía ningún efecto sobre la sincronización de las neuronas que respondían a dos patrones: cuadros coherentes y no coherentes. En la corteza visual primaria, Dong et al. Descubrieron que el hecho de que dos neuronas respondieran a contornos de la misma forma o de formas diferentes no tenía ningún efecto sobre la sincronía neuronal, ya que la sincronía es independiente de la condición de unión.
Shadlen y Movshon plantean una serie de dudas sobre la base teórica y empírica de la idea de vinculación segregacional por sincronía temporal. No hay evidencia biofísica de que las neuronas corticales sean selectivas a la entrada sincrónica en este punto de precisión y la actividad cortical con una sincronía tan precisa es rara. La sincronización también está relacionada con la actividad de las endorfinas. Se ha demostrado que puede no ser necesaria una sincronización precisa de los picos para ilustrar un mecanismo de unión visual y solo prevalece en el modelado de ciertas interacciones neuronales. Por el contrario, Seth describe un robot artificial basado en un cerebro que demuestra circuitos neuronales múltiples, separados y ampliamente distribuidos, que se activan en diferentes fases, lo que demuestra que las oscilaciones cerebrales regulares a frecuencias específicas son esenciales para los mecanismos neuronales de unión.
Goldfarb y Treisman Goldfarb, L.; Treisman, A. (Mar 2013). "Counting multidimensional objects: implications for the neural-synchrony theory". Psychological Science. 24 (3): 266–71. doi:10.1177/0956797612459761. [. S2CID 13448695. señalan que parece surgir un problema lógico al vincularse únicamente mediante sincronía si hay varios objetos que comparten algunas de sus características y no otras. En el mejor de los casos, la sincronía puede facilitar la segregación apoyada por otros medios (como reconoce von der Malsburg). von der Malsburg, C. (Sep 1999). "The what and why of binding: the modeler's perspective" (PDF). Neuron. 24 (1): 95–104, 111–25. doi:10.1016/s0896-6273(00)80825-9.
Varios estudios neuropsicológicos sugieren que la asociación de color, forma y movimiento como "características de un objeto" no es simplemente una cuestión de vinculación o "unión", sino que ha demostrado ser ineficaz para no unir elementos en grupos cuando se considera la asociación von der Malsburg, Christoph. "The What and Why of Binding: The Modeler's Perspective." Cogprints, 1 September 1999, https://web-archive.southampton.ac.uk/cogprints.org/1488/. y brindan amplia evidencia de señales de retroalimentación de arriba hacia abajo que garantizan que los datos sensoriales se manejen como características de objetos postulados (a veces erróneamente) en las primeras etapas del procesamiento. Pylyshyn también ha enfatizado la forma en que el cerebro parece preconcebir objetos a partir de los cuales se asignan características a las que se les atribuye existencia continua incluso si características como el color cambian. Esto se debe a que la integración visual aumenta con el tiempo y la indexación de objetos visuales ayuda a fundamentar los conceptos visuales.
Teoría de la integración de características
Resumen del problema El problema de vinculación de características visuales se refiere a la pregunta de por qué no confundimos un círculo rojo y un cuadrado azul con un círculo azul y un cuadrado rojo. Está aumentando la comprensión de los circuitos en el cerebro estimulados para la vinculación de características visuales. Se requiere un proceso vinculante para que podamos codificar con precisión varias características visuales en áreas corticales separadas.
En su teoría de la integración de características, Treisman sugirió que una de las primeras etapas de unión entre características está mediada por los vínculos de las características con una ubicación común. La segunda etapa consiste en combinar características individuales de un objeto que requiere atención, y seleccionar ese objeto se produce dentro de un "mapa maestro" de ubicaciones. Las demostraciones psicofísicas de fallas de vinculación en condiciones de atención total respaldan la idea de que la vinculación se logra a través de etiquetas de ubicación comunes.
Una implicación de estos enfoques es que los datos sensoriales como el color o el movimiento normalmente no existen en forma "no asignada". Para Merker: "El 'rojo' de una bola roja no flota incorpórea en un espacio de color abstracto en V4". Si la información de color asignada a un punto en el campo visual se convierte directamente, mediante la instanciación de alguna forma de lógica proposicional (análoga a la utilizada en el diseño por computadora) en información de color asignada a una "identidad de objeto" postulada por una señal de arriba hacia abajo como lo sugieren Purves y Lotto (por ejemplo, aquí hay azul + el objeto 1 está aquí = el objeto 1 es azul), no puede existir ninguna tarea computacional especial de "unir" por medios como la sincronía. (Aunque Von der Malsburg plantea el problema en términos de "proposiciones" vinculantes como "triángulo" y "cima", éstas, de forma aislada, no son proposicionales).
Cómo las señales en el cerebro llegan a tener contenido proposicional o significado es una cuestión mucho más amplia. Sin embargo, tanto Marr Marr, D. C. (1982) Vision. New York, Freeman. como Barlow sugirieron, sobre la base de lo que se sabía sobre la conectividad neuronal en la década de 1970, que se esperaría que la integración final de características en un percepto se pareciera a la forma en que operan las palabras en las oraciones.
El papel de la sincronía en la vinculación segregacional sigue siendo controvertido. Merker ha sugerido recientemente que la sincronía puede ser una característica de áreas de activación en el cerebro que se relaciona con una característica "infraestructural" del sistema computacional análoga al aumento de la demanda de oxígeno indicado mediante imágenes de contraste de señal BOLD. Las aparentes correlaciones específicas con las tareas segregativas pueden explicarse sobre la base de la interconectividad de las áreas involucradas. Como posible manifestación de la necesidad de equilibrar la excitación y la inhibición a lo largo del tiempo, se podría esperar que esté asociado con circuitos reentrantes recíprocos como en el modelo de Seth et al. (Merker ofrece la analogía del silbido de un amplificador de audio que recibe su propia salida).
Trabajo experimental Se sugiere la vinculación de características visuales para tener una atención selectiva a las ubicaciones de los objetos. Si realmente la atención espacial juega un papel en la integración vinculante, lo hará principalmente cuando la ubicación del objeto actúa como una señal vinculante. Los hallazgos de un estudio han demostrado que las imágenes de resonancia magnética funcional indican regiones de la corteza parietal involucradas en la atención espacial, involucradas en tareas de conjunción de características en tareas de características únicas. La tarea implicó que se mostraran múltiples objetos simultáneamente en diferentes lugares, lo que activaba la corteza parietal. Mientras que cuando se muestran varios objetos secuencialmente en el mismo lugar, la corteza parietal estaba menos comprometida.
Experimentos de comportamiento