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Hipótesis del aprendizaje innato de rostros

1. Introducción

Tengo tendencia a bucear entre tesis doctorales y cosas de esas. Ciertamente hay veces que se encuentra buen material, y como mínimo, te ta un nuevo punto de vista acerca de un asunto o qué direcciones toman los progresos en una ciencia (al menos vés hacia dónde puede -o no- arriesgarse la gente).

En este caso encontré la tesis de James Bednar que se ha convertido en un artículo: James A. Bednar and Risto Miikkulainen. Learning innate face preferences. Neural Computation, 2003 (ahora mismo en prensa). ¿No veis algo extraño? Sí, se titula "aprendiendo preferencias innatas".

2. Brevísima introducción al fenómeno de las preferencias innatas por rostros

Una barbarancia de experimentos han probado que los niños orientan sus ojos preferentemente hacia rostros humanos desde el nacimiento. Habría numerosas maneras -a priori- de explicar este fenómeno sin tener que recurrir a un módulo específico de reconocimiento de rostros innato. Por ejemplo el niño podría preferir simplemente un estímulo con un esquema complejo a uno sencillo, un rostro podría ser más perceptible, podría presentar más contraste o similar, o incluso podría presentar preferencia simplemente a estímulos circulares. Cuando la cosa se ha manipulado más, se ha descubierto que los recién nacidos prefieren rostros derechos a rostros girados, les valen estímulos parecidos a rostros (aunque menos), y en general éstos se pueden ordenar desde una pelota a un rostro completo por preferencia creciente. Un mes después, desaparece la preferencia por estímulos parecidos a rostros.

3. Modelos precedentes

Modelo de sistemas lineales (Banks y Salapatek, 1981; Kleiner, 1993)

Los bebés tienen mejores capacidades para percibir ciertas frecuencias espaciales. Tienen problemas con el detalle fino y el contraste bajo por la inmadurez del ojo. El modelo falla al predecir que un rostro rotado sería también preferido (esta manipulación no altera la frecuencia espacial).


Modelo sensorial de Acerra et al. (Acerra et al, 2002)

Las preferencias innatas son explicadas porque el area visual V1 (uno de los primeros pasos en las vías de la visión dentro de la corteza) es sensible al espaciado entre los elementos del rostro. Más tarde se desarrollarían mediante aprendizaje áreas subsiguientes de la percepción de rostros.


Modelo sensorial "cargado por arriba" (Simion et al, 2001)

Similar al modelo de Acerra, pero en este caso el sistema sería más sensible a la parte superior de los estímulos que a la inferior. Mientras el modelo de Acerra tendría problemas cuando en los rostros-estímulo los elementos no están situados a distancias regulares del borde de la cara, el modelo "cargado por arriba" a pesar de contar con evidencia empírica no está completamente definido conceptualmente. Tampoco se han comparado estímulos con partes superiores complejas con rostros.


Modelo de múltiples sistemas (Johnson y Morton, 1991)

Se supone que el reconocimiento de rostros está mediado por dos sistemas. CONSPEC sería un sistema no-plástico (esto es, que no es capaz de aprender) que manejaría la atención de la visión, centrando los ojos en objetos que tengan dos blobs arriba y uno abajo (ojos y boca). Y CONLERN sería un sistema dúctil que generaría las posteriores áreas de la corteza específicas del procesamiento de rostros.


4. El problema

Bedner y Miikkulainen creen que la explicación de las preferencias innatas por los rostros ha multiplicado el número de sistemas empleados, siendo esto un problema luego a la hora de dar cuenta de la percepción de rostros en adultos y para compaginarlo con el funcionamiento del resto de la corteza. Un modelo simple y general de aprendizaje podría dar cuenta de todos los fenómenos (para un resumen de puntos de vista sobre el innatismo y los modelos de dominio específico y general). La concepción de la corteza como poseedora de mecanismos similares independientemente de su uso es un programa de investigación bastante potente. Al no postular diferencias cualitativas entre los procesos, éstos pueden ser comparados, y se supone que son los mismos procesos de aprendizaje los que crean las diferencias cualitativas posteriores para todos los sistemas. Así, tanto el reconocimiento de rostros como la percepción de fonemas o la gramática serían al comienzo sistemas similares. La experiencia y el tipo de entrada y salida correspondiente a cada uno moldearía el resto y haría que fueran sensibles ante efectos similares (por ejemplo, si se tiene poca experiencia con un conjunto de estímulos, éstos no se discriminan entre sí, como los chinos que son todos iguales, o la "r" checa o las "s" rusas que no hay quien las distinga). Vamos, que lo que quieren Bednar y Miikkulainen es encajar una preferencia innata en un sistema de aprendizaje general para ahorrar esa multiplicidad de sistemas específicos.

5. El modelo

El modelo computacional propuesto (HLISSOM) es un modelo de percepción de rostros para primates. Se basa en varias capas de redes similares a las de Kohonen que modelizarían los fotorreceptores de la retina, el geniculado lateral, el área visual V1 y la zona selectiva de rostros. Vendría a ser como una montañita de tortitas donde los nodos (neuronas virtuales a grosso modo) de las tortas superiores tendrían un campo de nodos de las tortitas inferiores que vigilar; luego, éstos nodos superiores se pelean entre sí (a MUY GROSSO MODO) para decidir qué es lo que hay ahí. Es un proceso completamente autoorganizativo, sin ningún tipo de tutor que guíe el proceso. Al final, aparece una zona de la última tortita (la capa selectiva de rostros) que se activa solamente ante rostros.

¿Cómo se introducen las preferencias innatas en este modelo tabularasesco? Por entrenamiento innato.

6. Ondas PGO, sueño REM y entrenamiento genético

Durante el sueño REM (la fase de los movimientos oculares rápidos) se da la imaginería visual del sueño. Ésta está acompañada por las ondas PGO (puente del tálamo -> núcleo geniculado -> corteza occipital) que se han considerado las productoras de los movimientos oculares y de las imágenes. Puesto que hay también mucha evidencia que indica que el feto pasa gran parte de su tiempo en sueño REM, Bednar y Miikkulainen se han atrevido a afirmar que en este tiempo las ondas PGO están entrenando de una manera muy general las áreas visuales. Este entrenamiento estaría predeterminado genéticamente en el tálamo. Aunque no lo parezca, es una hipótesis falsable y como mínimo puede ser echada abajo -en caso de incorrecta- por mucha prueba indirecta.

Apuntes: el sueño REM también se supone que asienta el aprendizaje obtenido durante el día.
La idea en general da una nueva perspectiva de la evolución de la percepción de rostros. Habría una confluencia de [más cortex] + [entrenamiento PGO (que igual no ha evolucionado desde nuestros predecesores, o igual se ha optimizado)]. Tengo curiosidad por ver qué pasa con los cerdos, que leí por algún sitio que eran buenos discriminando rostros porcinos familiares de desconocidos.

7. Bibliografía

Acerra, F., Burnod, Y., and de Schonen, S. (2002). Modelling aspects of face processing in early
infancy. Developmental Science, 5(1):98–117.
Banks, M. S., and Salapatek, P. (1981). Infant pattern vision: A new approach based on the contrast
sensitivity function. Journal of Experimental Child Psychology, 31(1):1–45.
James A. Bednar and Risto Miikkulainen. Learning innate face preferences. Neural Computation, 2003 (en prensa)
Johnson, M. H., and Morton, J. (1991). Biology and Cognitive Development: The Case of Face Recognition. Oxford, UK; New York: Blackwell.
Kleiner, K. (1993). Specific vs. non-specific face-recognition device. In (de Boysson-Bardies, 1993), 103–108.
Simion, F., Macchi Cassia, V., Turati, C., and Valenza, E. (2001). The origins of face perception: Specific versus non-specific mechanisms. Infant and Child Development, 10(1/2):59–66.

2003-02-06 | Ctugha | 0 Comentarios | Enlázame | Imprímeme

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