Tesis:
Teoría unificada del proceso y transmisión de datos en la retina de los vertebrados
- Autor: NUÑEZ ORDOÑEZ, Antonio
- Título: Teoría unificada del proceso y transmisión de datos en la retina de los vertebrados
- Fecha: 1982
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: SIN DEPARTAMENTO DEFINIDO
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: MORENO DIAZ Roberto
- Resumen: En la introducción a la Memoria se pone de relieve el problema básico que presenta la cibernética del sistema visual. Al ser un sistema cuyas entradas son imágenes o escenas variables en el tiempo es preciso utilizar herramientas de análisis no comunes en Teoría de Sistemas. Además las operaciones que se realizan son no lineales y muy variadas. Ambos problemas nos obligan en este trabajo a una revisión de las técnicas de la Teoría de Sistemas Lineales y no Lineales. El capítulo 1 presenta de forma resumida las principales características neurofisiológicas de una colección de retinas de vertebrados que hemos seleccionado por dos razones principales. Se trata de aquellas especies que cubren un margen amplio desde los vertebrados inferiores a los superiores, y por tanto pueden representar a grandes rasgos la escala biológica completa. Y por otro lado son aquellas retinas que han sido profundamente estudiadas a nivel morfológico y fisiológico y cuyos resultados están bien confirmados por los diversos investigadores. La retina codifica las señales visuales en forma de impulsos por medio de las células ganglionares, que constituyen la última capa de proceso y cuyos axones forman el nervio óptico. Según sea el grado de desarrollo del sistema nervioso en los animales así es muy distinta la extracción de propiedades de la imagen visual efectuada. Así pues se relacionan escuetamente los resultados - a los que deberá dar cumplida explicación nuestra teoría - del comportamiento de las fibras del nervio óptico cuando la retina es estimulada. Tenemos así definido el problema de análisis de un sistema cuyas relaciones entrada/salida, aunque complejas, son bien conocidas. En el capítulo 2 se expone el estado de la cibernética de la retina realizado hasta la fecha. Se agrupan los diversos modelos en distintas categorías tales como modelos de interacción lateral, de análisis armónico espacial, de estructuras por capas, modelos temporales, espaciales, espacio-temporales, filtros adaptivos y filtros espaciales no lineales, modelos de control automático, de interacción multiplicativa..., etc. Todos ellos bajo una división general en modelos lineales y no lineales. Es de señalar las técnicas de análisis matemático empleadas en ellos y que contrastan - quizá por su limitación a aspectos parciales - con las más generales que empleamos en el capítulo 3 y especialmente con la desarrollada en el 4. En el capítulo 3 se exponen las ideas principales del proceso de computación por capas en la retina según la concepción de Warren S. Mac Culloch, y su evolución en la línea de trabajo de los que nos han precedido, con los que esta memoria está en deuda, y sin las que no sería sencillo comprender el alcance de la Teoría Unificada que aquí presentamos. Finalmente procedemos a exponer y desarrollar la Teoría de Proceso de Datos en la Retina, a lo largo de todo el capítulo 4. Partimos para ello de una serie de hipótesis de trabajo con base en la neurofisiología y en la anatomía de la retina que forman el marco adecuado para la formulación de la teoría. Seguidamente se justifica la introducción de núcleos adaptivos de procesos y se procede a la generalización de las operaciones que realizan las células ganglionares. Desarrollamos a continuación los conceptos anteriores dentro de una formulación compacta y flexible que proporciona una herramienta adecuada para el tratamiento de sistemas no lineales arbitrarios multientrada como es el caso de la retina. Esta formulación contempla ya los procesos responsables de la unidad y diversificación de todas las respuestas celulares. En consecuencia se particulariza la teoría a los casos concretos de las retinas seleccionadas en el capítulo 1, y se ajustan los diversos parámetros para su confrontación con los resultados experimentales. Se incluye también la concreción para la retina de las aves de los efectos de control ejercidos por la realimentación desde los centros visuales superiores. En todos los casos los resultados sustentan claramente la validez y generalidad de la formulación desarrollada, y ésta a su vez sugiere nuevas experiencias al predecir resultados interesantes en la codificación ganglionar. La Memoria termina con una experimentación en una cadena cámara-ordenador implementada sobre un miniordenador. Las imágenes son escenas dinámicas correspondientes a estímulos clásicos en neurofisiología, y que se mueven delante de la cámara mientras el computador adquiere el vídeo y lo procesa. El tratamiento de la secuencia incluye las convoluciones multidimensionales espaciotemporales con interacción no lineal de las señales procedentes de volúmenes excitadores e inhibidores en el espacio-tiempo de entradas, conforme a lo establecido por nuestra teoría. Los resultados dan una secuencia de imágenes que concuerdan con una construcción en dos dimensiones de los registros locales de los investigadores de la retina. Las conclusiones y principales aportaciones alcanzadas cierran el presente trabajo