Modelo computacional sensorio-motor basado en el biosonar del Murciélago Tadarida Brasiliensis

Abstract

Los murciélagos emiten chillidos ultrasónicos que rebotan en los objetos y posteriormente son interpretados por su sistema auditivo. Este proceso, llamado ecolocación (o biosonar), les permite determinar con precisión la posición, el tamaño y otras caracterı́sticas de sus objetivos. Una gran cantidad de modelos computacionales han sido planteados para dar explicación a los procesos involucrados en la ecolocación, sin embargo, o no son biológicamente plausibles[69], o no integran el proceso sensoriomotor[68] o no tienen en cuenta la complejidad de un entorno tridimensional [14, 65]. Esta tesis hace frente a estos desafı́os mediante la creación de un conjunto de modelos computacionales, biológicamente realistas para la percepción, la propiocepción y la integración sensoriomotora de un murciélago virtual, que interactúan en un entorno tridimensional. En primera instancia, se desarrolla un modelo computacional para la percepción que simula los principios activos del biosonar (emisión-eco) y está compuesto por: • Un modelo computacional del sistema auditivo periférico 1 adaptado de Goodman et al[26], para el murciélago Tadarida Brasiliensis. • Un modelo computacional para la localización de estı́mulos auditivos en el plano horizontal (azimut) basado la investigación de Liu et al[38]. • Un modelo computacional para la localización de estı́mulos auditivos en el plano vertical (elevación) basado en la hipótesis neurobiológica de Hancock[29]. Luego, se desarrolla un modelo computacional para la propiocepción basado en la investigación de Finkelstein et al. [7], la cual plantea la hipótesis de una brújula neural 3D en elcerebro del murciélago. Posteriormente, se crea un modelo computacional para la coordinación sensoriomotora, donde una red neuronal de pulsos 2 aprende a relacionar los estı́mulos de entrada con comandos de dirección y aceleración, del vuelo de un murciélago simulado. Y finalmente, se desarrolla un entorno virtual tridimensional donde un agente puede emitir sonidos ultrasónicos, recibir los ecos que retornan y “volar” en medio de objetos simulados. En dicho entorno, los modelos sensorial, propioceptivo y sensoriomotor, se integran e interactúan para poner a prueba la coordinación sensoriomotora.