Procesamiento jerárquico

Qué es el procesamiento jerárquico

La palabra jerárquico procede del griego hierarchía, formada por hierós ("sagrado") y arché ("gobierno", "mando"). El término nació para describir el orden de autoridad dentro de las instituciones religiosas, y solo mucho después se aplicó a organizaciones civiles y, por extensión, a sistemas biológicos organizados en niveles de mando o de complejidad creciente.

En neurociencia cognitiva, jerárquico no alude a ninguna autoridad, sino a un orden de procesamiento: la información sensorial en bruto entra por un nivel inicial, se combina y se transforma, y el resultado se convierte en el material de entrada del nivel siguiente. Cada escalón añade complejidad, y ninguno puede saltarse sin perder la información que aporta.

La vía visual cortical como ejemplo de referencia

La corteza visual primaria, situada en el lóbulo occipital, recibe la información procedente de la retina a través del núcleo geniculado lateral. Sus neuronas responden a rasgos elementales: orientación de un borde, contraste, movimiento simple. El mapa retinotópico conserva ahí, todavía, una correspondencia razonablemente fiel con la posición del estímulo en el campo visual.

Las áreas visuales secundarias, situadas por delante de esa corteza primaria, combinan esos rasgos elementales en contornos y texturas más elaboradas. Áreas posteriores, dedicadas al color y a formas complejas, refinan aún más la representación. En el extremo de la cadena, la corteza temporal inferior responde a categorías enteras: un rostro, una silla, una letra, sin que ya importe demasiado la posición exacta que ese objeto ocupaba en el campo visual original.

El resultado neto de esta cadena es que la misma escena visual se representa varias veces, cada una a un nivel distinto de abstracción, y esas representaciones múltiples conviven de forma simultánea en distintas regiones del cerebro.

Procesamiento ascendente y señales de retorno

No todo el flujo de información viaja en un único sentido. Junto a las conexiones que llevan la señal desde la retina hacia las áreas superiores (la vía ascendente o bottom-up), existen proyecciones de retroalimentación que descienden desde niveles más elaborados hacia los más tempranos. Esas señales descendentes permiten que expectativas o conocimiento previo modulen cómo se interpreta la información sensorial entrante, un mecanismo que la investigación actual describe con el nombre de procesamiento predictivo.

La combinación de ambos flujos, ascendente y descendente, es lo que distingue el procesamiento jerárquico de una simple cadena de montaje. No se trata solo de que la información suba de nivel en nivel; los niveles superiores también condicionan, de manera activa, lo que ocurre en los niveles inferiores.

Diferencias con otras formas de organizar el procesamiento

Conviene no confundir esta dimensión con la distinción entre procesamiento en serie y en paralelo. Aquella se refiere al tiempo (si las operaciones ocurren una tras otra o de forma simultánea); esta se refiere al nivel de abstracción (si la información recorre etapas de complejidad creciente). De hecho, dentro de un mismo nivel jerárquico, distintas neuronas pueden procesar información en paralelo sin que eso afecte al orden jerárquico general del sistema.

Cuando una lesión cerebral daña un punto concreto de esta cadena, el déficit resultante depende de en qué escalón se haya producido el daño. Los cuadros de agnosia visual, en los que una persona puede ver con normalidad pero no logra reconocer lo que ve, ilustran esa dependencia: el trastorno varía según si la lesión afecta a etapas tempranas de análisis de forma o a etapas más tardías de integración y reconocimiento.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se usa la palabra jerárquico y no simplemente escalonado?

Por tradición terminológica, heredada de la neurociencia de las décadas de 1960 y 1970, cuando estudios pioneros sobre la corteza visual del gato y del mono describieron por primera vez esta organización por niveles con creciente complejidad de respuesta neuronal.

¿Existe procesamiento jerárquico fuera del sistema visual?

Sí. Se ha descrito una organización de niveles crecientes de abstracción también en la corteza prefrontal, relacionada con el control cognitivo de tareas complejas, y en el procesamiento del lenguaje, donde los sonidos se combinan en sílabas, las sílabas en palabras y las palabras en estructuras sintácticas.

¿Todas las neuronas de un nivel superior reciben información de todas las del nivel inferior?

No. La convergencia es parcial y selectiva: cada neurona de un nivel superior integra señales de un conjunto limitado de neuronas del nivel anterior, lo que permite construir campos receptivos cada vez más amplios sin perder por completo la resolución espacial.

¿Se puede invertir el orden de la jerarquía visual?

No de forma espontánea. El orden bottom-up refleja restricciones anatómicas fijas de conexión entre áreas corticales; lo que sí varía, y de manera constante, es la influencia que las señales descendentes ejercen sobre cómo se interpreta la información que asciende.

Referencias

1. iNeurociencias. Tu vista y el cerebro: una conexión vital.
2. Universidad de Buenos Aires. El sistema visual.
3. CORDIS, Comisión Europea. Dilucidar la inferencia perceptiva y el procesamiento predictivo.
4. Neurología. Alteraciones en el procesamiento visual de formas: clasificación clínica integradora.