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Sensation and Perception

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Cecità indotta dal moto

Overview

Fonte: Laboratorio di Jonathan Flombaum—Johns Hopkins University

Una cosa diventa molto saliente dopo l'esposizione di base alla scienza della percezione visiva e della sensazione: ciò che le persone vedono è una creazione del cervello. Di conseguenza, le persone potrebbero non riuscire a vedere le cose, vedere le cose che non ci sono o vedere le cose in modo distorto.

Per distinguere tra la realtà fisica e ciò che le persone percepiscono, gli scienziati usano il termine consapevolezza per riferirsi a ciò che le persone percepiscono. Per studiare la consapevolezza, gli scienziati della visione spesso si affidano a illusioni-percezioni errate che possono rivelare i modi in cui il cervello costruisce l'esperienza. Nel 2001, un gruppo di ricercatori ha scoperto una nuova sorprendente illusione chiamata cecità indotta dal movimento che è diventata un potente strumento nello studio della consapevolezza visiva. 1

Questo video mostra gli stimoli tipici e i metodi utilizzati per studiare la consapevolezza con la cecità indotta dal movimento.

Procedure

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1. Stimolo

  1. Fare un esperimento di cecità indotta dal movimento richiede un software o un ambiente di programmazione in grado di creare semplici animazioni e raccogliere le risposte di pressione dei tasti.
  2. Lo stimolo di base alla cecità indotta dal movimento coinvolge tre caratteristiche: un quadrato composto da croci blu brillante su sfondo nero, un disco giallo brillante verso uno degli angoli dello spazio occupato dal quadrato e un disco bianco al centro dello schermo per fungere da punto di fissazione. La Figura 1 mostra un singolo fotogramma di stimolo di cecità indotto dal movimento di base.
  3. Imposta il quadrato delle croci blu in modo che ruoti continuamente in una direzione, come se il quadrato fosse ancorato da un punto di fissazione.

Figure 1
Figura 1: Un singolo fotogramma contenente lo stimolo della cecità indotto dal movimento. Nella versione dinamica, il quadrato delle croci blu ruota attorno al punto di fissazione centrale, mentre il punto giallo rimane fermo.

2. Produrre l'illusione

  1. Per sperimentare l'illusione, fissa il disco bianco al centro dello stimolo, ma anche prenditi cura del disco giallo mentre guardi il movimento delle croci blu. Il disco giallo dovrebbe scomparire dalla consapevolezza, anche se in realtà non scompare mai dallo schermo.

3. Esecuzione di un esperimento

  1. Per eseguire un esperimento di base, creare una versione leggermente diversa dello stimolo. Piuttosto che l'unico disco giallo nell'angolo in alto a sinistra dello stimolo, includi un disco giallo nell'angolo destro e uno anche in basso, per un totale di tre dischi gialli. La Figura 2 mostra un singolo fotogramma da tale stimolo.

Figure 2
Figura 2: Un singolo fotogramma di un semplice esperimento di cecità indotta dal movimento. Ai partecipanti viene chiesto di segnalare il numero di dischi gialli assenti dalla loro consapevolezza in ogni momento.

  1. Istruisci un partecipante a fissarsi sul punto centrale mentre si occupa ampiamente dello stimolo.
  2. Dì al partecipante che l'esperimento comporterà 5, 30 prove. In ogni prova dovrebbero fissarsi e occuparsi dello stimolo, e dovrebbero riferire quando i dischi scompaiono dalla consapevolezza come segue:
    1. Se un disco è assente, tenere premuto il tasto 'J'. Se due sono assenti, tieni premuto il tasto 'K' e, se tre sono assenti, tieni premuto il tasto 'L'. Regola quali tasti vengono tenuti premuti mentre i dischi entrano e scompaiono dalla consapevolezza. E quando tutti i dischi sono percepiti, assicurati di rilasciare tutti i tasti.
  3. Il programma dell'esperimento dovrebbe registrare le pressioni dei tasti del partecipante.

Ciò che vediamo nel nostro ambiente non sempre corrisponde alla realtà del mondo fisico. A volte, il nostro cervello in realtà cancella le informazioni sensoriali.

In alcune situazioni, come guidare su un'autostrada trafficata e stretta di notte, un conducente potrebbe trovarsi a fissare i fari in arrivo. Quando ciò accade, i fanali posteriori dell'auto immediatamente di fronte a lui possono temporaneamente scomparire.

Questo fenomeno è un esempio di cecità indotta dal movimento, un'illusione percettiva in cui il cervello scarta parte del campo visivo quando il movimento si verifica contemporaneamente.

In questo video, descriviamo gli elementi utilizzati per creare l'illusione in un ambiente di laboratorio basato sui metodi di Bonneh e colleghi. Determineremo anche la frequenza con cui gli stimoli scompaiono e forniremo ulteriori scenari in cui il cervello altera la consapevolezza del mondo.

In questo esperimento, i partecipanti osservano una semplice animazione con tre caratteristiche di base: un quadrato contenente croci blu brillante su uno sfondo nero, dischi gialli brillanti all'interno del modello ordinato e un punto di fissazione centrato.

Per ogni prova di 30 anni, ai partecipanti viene chiesto di fissare gli occhi sul punto centrale e di occuparsi degli stimoli nel loro insieme mentre lo sfondo ruota in continuo movimento.

Durante questo periodo, riporteranno quanti dei dischi gialli svaniscono, il che funge da variabile dipendente. Se uno o più scompaiono, viene espressa la cecità indotta dal movimento.

In questo caso, i cerchi gialli sono invarianti e non ruotano come dovrebbero se si trovassero sulla stessa superficie con i quadrati in movimento. Di conseguenza, il cervello conclude che non devono essere reali e li rimuove dalla consapevolezza, distorcendo così la realtà fisica.

Come primo passo, verifica che gli stimoli siano stati accuratamente animati.

Quindi, saluta un partecipante in laboratorio e fallo sedere comodamente davanti a un monitor e una tastiera.

Per iniziare, spiega che il partecipante dovrebbe fissarsi sul punto bianco e occuparsi dei dischi gialli, mentre il quadrato delle croci blu ruota. Indica che il tasto 'J' deve essere tenuto premuto quando un disco giallo scompare, 'K' se due sono assenti e 'L' per tutti e tre. Se tutti gli oggetti vengono percepiti, rilasciare completamente i tasti.

Vai avanti e spegni le luci della stanza per ridurre l'abbagliamento e avvia il programma. Si noti che ogni partecipante dovrebbe completare un totale di cinque prove, ciascuna della durata di 30 s, con i dischi gialli in una posizione spostata ogni volta; durante questi casi, la percezione può cambiare e il computer registrerà tutte le risposte dietro le quinte.

Quando il partecipante ha finito, ringrazialo per aver preso parte all'esperimento.

Per analizzare i dati, calcolare la percentuale di tempo in cui uno, due o tutti e tre i dischi gialli non sono stati percepiti dal partecipante e rappresentare graficamente i risultati.

Si noti che i partecipanti ne hanno visto uno scomparire più spesso di due o tre. Se il cervello crede che i punti potrebbero non essere realmente lì, ma è anche incerto, allora ha senso che uno venga eliminato più frequentemente di tutti.

Ora che hai familiarità con l'illusione della cecità indotta dal movimento, diamo un'occhiata a una recente teoria del perché il cervello elimina gli elementi dalla consapevolezza, così come le intuizioni sul funzionamento della corteccia parietale.

Nel 2008, i ricercatori New e Scholl hanno sviluppato la teoria dello scotoma percettivo per spiegare perché si verifica la cecità indotta dal movimento. Hanno suggerito che il cervello umano scambia i punti gialli sullo schermo per scotomi, che sono lesioni alla retina. Le persone con scotomi dovrebbero sperimentare uno spazio vuoto nelle loro percezioni visive, ma non lo fanno.

Il motivo è che il cervello impara a scontare lo spazio vuoto causato dallo scotoma perché è invariante rispetto al resto del mondo esterno. Cioè, deve provenire dall'interno dell'occhio e, di conseguenza, il cervello rimuove lo spazio vuoto dalla consapevolezza.

Questo è anche il motivo per cui un individuo che indossa gli occhiali non è sempre consapevole di essere sporco; il cervello rimuove i granelli di sporco!

In un altro studio che valuta la percezione cosciente, Funk e Pettigrew hanno usato la stimolazione magnetica transcranica, o TMS, per indagare dove la cecità indotta dal movimento è indotta nel cervello. Hanno scoperto che la scomparsa e l'aspetto degli stimoli possono essere modificati con impulsi TMS alla corteccia parietale, un'area implicata nell'attenzione visuospaziale.

Combinando cecità indotta dal movimento e TMS in pazienti con danno alla corteccia parietale, in particolare quelli che sperimentano l'estinzione visiva, è possibile che si possa trovare una procedura terapeutica per alleviare i sintomi.

Hai appena visto il video di JoVE sull'illusione della cecità indotta dal movimento. Ora dovresti avere una buona comprensione di come incorporare gli elementi ed eseguire l'esperimento, nonché come analizzare e valutare i risultati.

Grazie per l'attenzione!

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Results

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La Figura 2 mostra i risultati tipici di un singolo osservatore. Le croci blu in movimento fanno sì che il cervello creda che i dischi gialli potrebbero non essere realmente lì. Ma più dischi ci sono, meno il cervello sembra fidarsi di quell'intuizione. Quindi solo un disco ha maggiori probabilità di scomparire rispetto a due o tutti e tre.

Figure 3
Figura 3: La percentuale di stimoli temporali è assente dalla consapevolezza. I risultati sono mostrati da un tipico osservatore. Uno o più dischi erano assenti dalla consapevolezza quasi il 40% delle volte, con due o tutti e tre gli stimoli (dischi gialli) che scomparivano contemporaneamente, anche se con meno frequenza.

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Applications and Summary

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La cecità indotta dal movimento dimostra che il cervello costruisce la consapevolezza e che può decidere cosa includere o meno. Ma perché questo stimolo fa sì che il cervello creda che i dischi gialli non siano effettivamente lì, cancellandoli dalla consapevolezza? Una delle applicazioni di questa tecnica relativamente nuova emerge da una teoria progettata per rispondere a questa domanda.

La teoria è nota come teoria dello scotoma percettivo, proposta nel 2008. 2 Uno scotoma è il nome di una lesione all'interno dell'occhio, in particolare una beffa al tessuto retinico. Se un pezzo della retina è danneggiato, l'osservatore dovrebbe in linea di principio vedere le conseguenze nella sua consapevolezza percettiva. Potrebbero vedere uno spazio vuoto ovunque nel campo visivo si trovi lo scotoma. Ma non lo fanno. In effetti, le persone di solito non sono consapevoli di avere scotomi. È come indossare occhiali molto sporchi. Spesso, ci si rende conto che gli occhiali sono sporchi solo quando li tolgono. Perché le macchie e le specifiche dello sporco non appaiono nella consapevolezza percettiva? Perché non anche gli scotomi? La risposta è che il cervello sa che gli scotomi sono possibili. E quando crede che qualche stimolo sia causato da uno scotoma, lo sconta poiché pensa di non far parte del mondo esterno. Il modo in cui determina che qualcosa è uno scotoma è se la stimolazione è invariante rispetto al resto del mondo esterno. Nella cecità indotta dal movimento, c'è una superficie chiaramente rotante - il quadrato costituito da croci - ma i dischi gialli sono invarianti; per qualche ragione, non ruotano come dovrebbero se fossero in superficie. Pertanto, il cervello conclude che non devono essere, e invece, che devono essere all'interno dell'occhio, un'aberrazione, forse causata da una lesione. Lo stesso principio si applica allo sporco sugli occhiali di qualcuno. Il cervello nota che le specifiche dello sporco si muovono ovunque si muova la testa, come dovrebbero, solo se sono attaccate alla testa in qualche modo. Quindi il cervello li cancella dalla consapevolezza, concentrando i suoi interessi su ciò che pensa sia nel mondo al di fuori dell'osservatore.

Questa teoria e l'illusione della cecità indotta dal movimento ha permesso agli scienziati di studiare i modi in cui il cervello compensa e crea consapevolezza quando si verifica uno scotoma, quando la lesione produce imperfezioni e nell'occhio umano.

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References

  1. Bonneh, Y. S., Cooperman, A., & Sagi, D. (2001). Motion-induced blindness in normal observers. Nature, 411(6839), 798-801.
  2. New, J. J., & Scholl, B. J. (2008). "Perceptual Scotomas" A Functional Account of Motion-Induced Blindness. Psychological Science, 19(7), 653-659.

Transcript

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