Trovare il tuo punto cieco e il riempimento percettivo

Per capire come il cervello crea un'esperienza percettiva – una rappresentazione dell'ambiente circostante di una persona che coinvolge le attrazioni – i ricercatori possono studiare un'area nel campo visivo chiamata punto cieco.

Normalmente, la luce riflessa dagli oggetti entra nell'occhio e si concentra sulla retina, un pezzo di tessuto neurale posizionato sul retro, dove esistono cellule fotosensibili e sono stimolate da questa luce.

I loro segnali raccolgono e lasciano l'occhio attraverso un fascio di fibre nervose chiamato nervo ottico, che poi trasmette queste risposte al cervello.

Quando questi segnali raggiungono la corteccia visiva, vengono interpretati, risultando nell'esperienza cosciente di come appaiono le immagini nel dipinto, inclusa la loro forma, consistenza e colore.

Tuttavia, le informazioni visive che il cervello riceve non forniscono un quadro completo del dipinto; a causa dell'anatomia dell'occhio, mancano pezzi. Questo è il risultato dell'assenza di cellule fotosensibili dalla regione della retina in cui il nervo ottico esce al cervello.

Pertanto, qualsiasi luce che atterra su questa posizione non produce un segnale, il che si traduce in esseri umani che hanno punti ciechi per entrambi gli occhi, posizioni nel campo visivo per le quali gli stimoli in arrivo non vengono elaborati.

Non siamo consapevoli di queste regioni, poiché il nostro cervello è in grado di "riempire" i punti ciechi estrapolando dal nostro ambiente più ampio, come i colori e le trame laterali.

Impiegando tecniche che si concentrano sui punti ciechi degli occhi, questo video indaga i meccanismi con cui il cervello crea e riempie le esperienze percettive.

Non solo spieghiamo come progettare gli stimoli e raccogliere i dati del punto cieco dei partecipanti, ma esploriamo anche come i ricercatori usano questi metodi per indagare i meccanismi neurali alla base e le malattie che influenzano la percezione visiva.

In questo esperimento, ai partecipanti vengono prima presentati semplici stimoli basati sulla forma, progettati per localizzare i loro punti ciechi, seguiti da quelli più complessi per indagare infine su come il cervello riempie le porzioni mancanti dei campi visivi degli individui.

Il primo tipo di stimoli, progettato per localizzare i punti ciechi dei partecipanti, consiste in un cerchio e una stella, entrambi dello stesso colore e posizionati sui lati opposti di un pezzo di carta bianco.

Per uno stimolo che valuta il punto cieco dell'occhio sinistro, il cerchio si verifica sul lato destro della carta. Al contrario, per uno stimolo dell'occhio destro, il cerchio è posizionato sul lato sinistro del foglio.

Prima di visualizzare queste immagini come parte dell'attività, i partecipanti devono posizionare un cerotto sopra l'occhio che non viene testato, ad esempio l'occhio destro per uno stimolo focalizzato a sinistra, al fine di evitare sovrapposizioni dell'immagine.

I partecipanti vengono quindi istruiti a tenere lo stimolo di fronte a loro e concentrarsi sul cerchio. Inizialmente, è probabile che vedano sia il cerchio che la stella, il che significa che nessuna delle due forme è posizionata in un punto cieco.

I partecipanti spostano quindi lo stimolo in una combinazione di direzioni: sinistra o destra, su o giù, e più vicino o più lontano. Questo è continuato fino a quando l'intero foglio di carta è ancora in vista, ma la stella è segnalata come scomparsa.

Il trucco è che sebbene la stella rimanga sul foglio – la forma non viene cancellata fisicamente – spostando lo stimolo, i partecipanti la spostano nel punto cieco nel campo visivo del loro occhio.

Poiché questo non può essere integrato da informazioni dall'occhio opposto coperto di patch, la stella svanisce percettivamente.

Per confermare la posizione del punto cieco, i partecipanti spostano ripetutamente la carta con piccoli incrementi, in modo che la stella riappaia e scompaia.

Una volta individuati i punti ciechi di entrambi gli occhi, i test di "riempimento" vengono eseguiti con stimoli più complicati.

In questo caso, le stelle sono posizionate in impostazioni diverse, su uno sfondo a tinta piatta; tra diverse forme uniformi e colorate; o al centro di un rettangolo colorato, ognuno dei quali costituisce una prova separata.

Rispettivamente, questi tre tipi di stimoli hanno lo scopo di guardare a come il cervello si avvicina percettivamente all'uniformità, ai modelli e alla continuità dell'oggetto.

Gli stessi passaggi vengono eseguiti come per i test di localizzazione dell'angolo cieco, ma i partecipanti devono segnalare ciò che osservano quando la stella scompare, ad esempio dal centro di un rettangolo colorato.

Quando la stella è posizionata nel punto cieco, ci si aspetta che il cervello dei partecipanti riempia questa mancanza di informazioni in base all'immagine circostante. Ad esempio, probabilmente riferiranno di aver visto un rettangolo solido e continuo, dato il contesto locale.

Per prepararsi all'esperimento, utilizzare un programma di modifica delle diapositive per creare le diapositive degli stimoli, che consistono in forme diverse approssimativamente della stessa dimensione e posizionate su lati opposti. Crea due set per gli occhi sinistro e destro: un gruppo per trovare il punto cieco e gli altri per le prove di riempimento.

Saluta il partecipante quando arriva e siediti a un tavolo. Spiega che per tutti gli stimoli che vedranno, dovrebbero rimanere fissi sul cerchio.

Per iniziare a trovare il punto cieco, consegna loro il foglio di stimolo dell'occhio sinistro e una copertura opaca. Istruisci il partecipante a bloccare l'occhio destro e a tenere la carta a distanza di un braccio, in modo che il cerchio e la stella siano rivolti verso di loro.

Fai attenzione per assicurarti che identifichino la posizione del punto cieco dell'occhio sinistro. Ripeti questa procedura per l'occhio destro: consegna loro un nuovo foglio di stimolo e chiedi loro di coprire l'occhio sinistro.

Una volta individuati i punti ciechi per entrambi gli occhi, consentire al partecipante di completare le tre prove di riempimento per ciascun occhio.

Dopo ogni prova, chiedi al partecipante cosa ha osservato quando la stella è scomparsa dal suo campo visivo e registra le sue risposte.

Per analizzare i dati, identifica ciò che i partecipanti hanno riferito più spesso di aver visto durante le prove di riempimento quando la stella occupava uno dei punti ciechi del loro occhio, in altre parole, quando la stella scompariva dalla vista.

Si noti che per gli stimoli in cui la stella era su uno sfondo giallo, i partecipanti tendevano ad osservare uno spazio giallo solido, il che indica che il cervello si aspetta uniformità nel colore della superficie e riempie di conseguenza le informazioni mancanti sul punto cieco.

Al contrario, una stella posizionata in una fila di cerchi rossi è stata tipicamente sostituita da un cerchio dello stesso colore e dimensione, suggerendo che il cervello cerca modelli.

Tuttavia, le stelle che interrompono i rettangoli apparivano riempite con lo stesso colore del rettangolo stesso, indicando che il cervello si aspetta la continuità dell'oggetto.

Collettivamente, questi risultati indicano che il cervello crea esperienze percettive basate sul contesto – uniformità, coerenza basata su modelli o continuità – dell'ambiente circostante.

Ora che sai come progettare un esperimento basato sul punto cieco per indagare la percezione visiva umana, esploriamo altri modi in cui i ricercatori applicano questa tecnica.

Fino ad ora, ci siamo concentrati sui tipici punti ciechi che derivano dalla posizione del nervo ottico nella retina.

Tuttavia, ci sono altri tipi di punti ciechi anormali, indicati come scotomi, che derivano da danni o malattie retiniche, come la degenerazione maculare.

In questi casi, i ricercatori hanno scoperto che quando agli individui venivano mostrati stimoli distanziati in un array a bassa densità, il punto che appariva nella regione dello scotoma era percepito come mancante. Al contrario, con un array ad alta densità, sono stati segnalati meno punti come assenti, suggerendo che il cervello è in grado di riempire determinati schemi anche quando esiste un danno.

Infine, molto lavoro è volto a identificare le aree del cervello coinvolte nella creazione di esperienze percettive.

Accoppiando gli stimoli di riempimento dell'angolo cieco con la tecnologia fMRI, i ricercatori sono stati in grado di individuare le regioni della corteccia visiva responsabili dell'elaborazione dei punti ciechi nel campo visivo.

È importante sottolineare che, quando gli stimoli sono stati collocati in un punto cieco, i neuroni della corteccia visiva associati hanno risposto come se stessero ricevendo segnali esterni, anche se in realtà non hanno ottenuto alcun input dalla retina.

In altre parole, queste cellule hanno risposto come se ciò che i partecipanti percepivano in un punto cieco – ciò che il cervello ha creato per riempire questa regione – fosse un vero e proprio stimolo esterno.

Collettivamente, questo lavoro suggerisce che i neuroni nella prima parte del sistema visivo sono direttamente coinvolti nella costruzione dell'esperienza percettiva.

Hai appena visto il video di JoVE che esplora come i punti ciechi possono essere utilizzati per ottenere informazioni sulla creazione dell'esperienza percettiva da parte del cervello. Ormai, dovresti sapere come generare diversi tipi di stimoli del punto cieco e raccogliere e interpretare i dati di "riempimento". Dovresti anche avere un'idea di come i ricercatori studiano i meccanismi e la neuroanatomia dietro l'integrazione del punto cieco.

Grazie per l'attenzione!