Diferencias de latencia entre nuestros sentidos

Dadas sus preguntas en conjunto y su comentario It would be interesting to know how much delay the brain can handle in understanding causality and associating events, creo que está interesado en la asincronía intersensorial . Un ejemplo bien conocido en el que dos modalidades de estímulo se perciben como separadas cuando en realidad provienen del mismo evento es un trueno que se escucha después de un rayo. Esto se debe al hecho de que el sonido viaja a una velocidad mucho más lenta que la luz y, por lo tanto, un trueno puede retrasarse segundos con respecto al relámpago.

^{fuente: NASA}

Sin embargo, en muchos casos, un evento que genera percepciones a través de las modalidades de estímulo se percibe realmente como sincrónico, mientras que de hecho se compensan en el tiempo debido a las diferencias en las características físicas de los estímulos. Tomando la tormenta como ejemplo, cuando está lejos, el trueno se percibe como separado porque el trueno se retrasa por segundos. Pero cuando la tormenta eléctrica está lo suficientemente cerca, el crujido auditivo y el relámpago visual en realidad se perciben como sincrónicos, mientras que de hecho todavía están compensados ​​debido a que el sonido viaja mucho más lento que la luz.

Entonces, la pregunta es, como usted pregunta correctamente, ¿cuáles son los márgenes en los que los estímulos entre modalidades pueden ser asincrónicos mientras se perciben como un solo evento? En otras palabras, ¿qué es la ventana de integración ?

Una revisión de Vroomen y Keetels (2010) describe varios estudios psicofísicos que han examinado cuál es la asincronía mínima entre dos estímulos de diferente modalidad que conducen a una percepción sincronizada. Los siguientes valores son para estímulos simples, como toques táctiles, pitidos auditivos y destellos visuales.

• Estímulos auditivos y táctiles: 80 ms
• Pitidos auditivos y destellos visuales: 25 - 50 ms
• Estímulos visuales y táctiles: 35 - 65 ms

Tenga en cuenta que estas diferencias de retraso son relativamente grandes, dada la velocidad de la transducción neuronal periférica (consulte la otra respuesta de Nandor Poka a continuación). Además, la ventana de integración entre estímulos más complejos puede ser mucho mayor. Por ejemplo, la ventana para el habla y la información visual puede ser tan grande como 203 ms . Esas grandes ventanas de integración apuntan hacia procesos superiores que desempeñan un papel en el cerebro. Tenga en cuenta que solo se espera que los retrasos temporales por debajo de 20 ms pasen desapercibidos debido a las limitaciones físicas en el poder de resolución de los sentidos individuales.

Por lo tanto, Vroomen y Keetels (2010) argumentan que debe haber procesos superiores en funcionamiento en el cerebro que sincronizan activamente las percepciones que están desplazadas en el tiempo, pero que parecen pertenecer a un mismo evento. Uno de estos mecanismos se conoce como ventriloquia temporal , lo que significa que una modalidad de percepción se desplaza activamente en el tiempo para que coincida con otra. Este efecto es más pronunciado en los estímulos visuales, en los que una percepción visual se ajusta activamente en el tiempo para que coincida con un sonido o un estímulo táctil. Las percepciones visuales probables son desplazadas preferentemente por el cerebro, porque el sistema visual es el más lento de todos los sentidos.

<sub>Referencia
- Vroomen & Keetels, Att Percept Psychophys 2010; 72 (4): 871-84</sub>

Este es un conjunto de preguntas realmente interesante y trataré de responderlas todas pero manteniéndolas compactas. Entonces, antes que nada, veamos las clases de nervios y la velocidad de conducción de esta y esta página de wikipedia:

Los nervios periféricos se pueden clasificar en tres grupos A, B y C (según su diámetro).

El grupo A son los más gruesos (mayores en diámetro), están mielinizados y tienen alta velocidad de conducción.

El grupo A se puede dividir en subclases:

• Los nervios alfa 'A' tienen un grosor de 13-20 um (micrómetro) y una velocidad de conducción de 80-120 m/s (esto equivale a 288-432 km/h (metro/s * 3,6) o 180-270 mph (khm/h / 1, 6)). Estos están asociados con la propiocepción (esta sensación subconsciente es la responsable de que sepamos cómo está posicionado nuestro cuerpo en 3D y dónde están nuestras extremidades en comparación con nuestro cuerpo)

Esto significa que en un humano promedio de 180 cm (aproximadamente 6 pies) de altura, un estímulo en dicho nervio puede viajar por todo el cuerpo de la persona en 0,018 s (con una velocidad de conducción promedio de 100 m / s) Sin embargo, este no es el verdadero caso, hablaré de eso más tarde.

• Los nervios 'A' beta son aproximadamente la mitad de gruesos que los nervios 'A' alfa (6-12um) y conducen el estímulo con 33-75m/s. Entre otros, estos están vinculados a los mecanorreceptores cutáneos.

Las fibras alfa y beta pueden ser aferentes (sensoriales) o eferentes (motoras)

• Los nervios delta 'A' están finamente mielinizados y son mucho más lentos que los nervios anteriores con una velocidad de 3-30 m/s. Este tipo de nervios están ligados a la nocicepción, termorreceptores de frío y constituyen las terminaciones nerviosas libres para el tacto y la presión.

• Las fibras gamma 'A' son fibras eferentes y con una velocidad de 4-34 m/s.

Los nervios del grupo B son fibras preganglionares (los ganglios son centros de neuronas del sistema nervioso autónomo) y conducen estímulos con una velocidad de 3-15 m/s. Estos son de 1-5um de espesor y mielinizados.

El grupo C son fibras posganglionares (que van a los órganos) y pertenecen a los nociceptores y receptores de calor. Son delgadas (0.2 - 1.5um) y no mielinizadas. Su velocidad de conducción es de 0,5-2 m/s.

Entonces, diferentes tipos sensoriales tienen diferentes nervios asociados a ellos, y esto da como resultado diferentes velocidades de conducción de esos estímulos. Por lo tanto, la respuesta es sí, hay una diferencia en los tiempos de retraso de la sensación para diferentes tipos de estímulos.

En este artículo, los científicos probaron el tiempo de retraso de la reacción al dolor causado por el calor y encontraron lo siguiente:

Los investigadores estimularon dos partes diferentes de la mano de los sujetos de prueba, la eminencia tenar, que es la base del pulgar, y el antebrazo volar, que es el mismo lado del antebrazo que la palma (la parte inferior de su antebrazo si se imagina las manos con las palmas hacia abajo). Como puede ver en el gráfico, el antebrazo volar tiene tiempos de retraso más bajos que la base del pulgar después de un cierto nivel de estímulo. Estos autores también realizaron un experimento de control para:

estimar la suma total del tiempo necesario para el procesamiento sensorial central, la toma de decisiones más los tiempos de ejecución motora se midieron en un sujeto para las respuestas a estímulos auditivos supraumbral. Se eligieron estímulos auditivos porque el tiempo de conducción aferente primaria es insignificante. Las latencias se midieron de la misma forma que con los estímulos térmicos. El décimo percentil (punto en el que el 10% de las latencias eran más rápidas y el 90% más lentas) estaba cerca de 0,19 s.

Entonces, la respuesta al sonido es bastante rápida, pero esto, al igual que con el experimento de calor, incluye la respuesta medible del sujeto de prueba, por lo que el valor es más alto que la sensación real.

Para el experimento del calor y el dolor, los autores concluyeron:

La distancia de conducción desde el área estimulada hasta la médula espinal fue de 0,78 m en este sujeto. Si se ignoran el tiempo de utilización del receptor, el tiempo de subida y el tiempo de conducción en la médula espinal cervical, entonces los aferentes primarios que señalan el primer dolor deben tener una velocidad de conducción de al menos 0,78 m/ (0,33-0,19) s, o 6 m/s .

La velocidad de 6/ms se correlaciona bien con la velocidad de conducción del nervio A-delta.

También aquí hay otro diagrama sobre la distribución de los tiempos de retraso a diferentes niveles de estímulo:

La diferencia de tiempos de retraso puede resultar de la activación de diferentes receptores. Es más probable que las temperaturas de alrededor de 40 grados centígrados activen los receptores de calor solo que tienen una velocidad de conducción más baja. Los altos números de respuesta lenta (1-1,5 s) a estos estímulos se correlacionan bien con las fibras del grupo C para la recepción de calor. Por otro lado, las respuestas a temperaturas más altas y potencialmente más dañinas, es más probable que los nociceptores se activen y la conducción más rápida de estos estímulos da como resultado latencias más bajas. Además, la transición de latencia alta a baja es bastante suave con el aumento de la temperatura.

La diferencia en los valores de conducción nerviosa no es lo único que ocurre retraso en la sensación. Estos estímulos no viajan directamente al cerebro desde los receptores, sino que deben transmitirse a una neurona sensorial, luego estos tienen conexiones en la médula espinal antes de que el estímulo pueda transmitirse a la parte adecuada del cerebro, y luego estas neuronas del cerebro todavía tiene que procesar la señal. Es importante tener en cuenta que los tiempos de retraso son diferentes de un individuo a otro. Los autores de este artículo realizaron una gran serie de mediciones para descubrir los efectos de la edad, el sexo y la altura en la velocidad de conducción nerviosa y resulta que, por ejemplo:

Controlando la edad y la temperatura, la disminución de 0,17 m/s en la velocidad de conducción sural por centímetro de aumento en la altura (0,44 m/s por pulgada) fue algo mayor que lo informado anteriormente.

Además, este último artículo tiene muchas buenas tablas de comparación de diferentes nervios y condiciones.