Quando si percepisce un movimento illusorio, se si considera l'illusione ottica Pinna-Brelstaff, che fa muovere cerchi statici in direzioni diverse quando si sposta la testa verso o lontano dall'immagine, c'è un piccolo ritardo (15 millisecondi) nel lavoro delle parti cerebrali responsabili della percezione del movimento. Questo per mezzo di un esperimento sui macachi, nel cui cervello sono stati impiantati degli elettrodi, hanno dimostrato scienziati cinesi. Articolo pubblicato su The Journal of Neuroscience.
Le illusioni ottiche (se hai una cattiva idea di cosa sia, puoi fare il nostro test di Capodanno "Papera o coniglio?") Sono poco conosciute in materia di sistema visivo. Dieci anni fa, gli scienziati hanno dimostrato che durante la visualizzazione di illusioni ottiche di movimento (ad esempio, la stessa illusione di Pinna-Brelstaff), il movimento illusorio osservato appare al cervello come reale: nella sua percezione, la regione temporale centrale è attiva, che è responsabile dell'elaborazione del movimento reale.
Allo stesso tempo, non è ancora chiaro come si manifesti esattamente l'illusione del movimento in un'immagine statica. Gli scienziati cinesi hanno deciso di studiare questo problema in modo più dettagliato sotto la guida di Junxiang Luo dell'Istituto di neuroscienze dell'Accademia cinese delle scienze. Hanno deciso di concentrarsi sull'attività in due aree della corteccia visiva: l'area temporale medio-superiore dorsale e l'area temporale medio.
Nel loro esperimento hanno preso parte i macachi, nella corteccia visiva di cui sono stati impiantati gli elettrodi. Prima di iniziare l'esperimento sui macachi, gli scienziati hanno condotto uno studio che ha coinvolto gli esseri umani. A nove volontari sono state mostrate illusioni Pinna-Brelstaff composte da macchie Gabor disposte in diversi cerchi. A seconda dell'illusione che gli scienziati stavano cercando di riprodurre, i punti erano posizionati in cerchi con un'inclinazione di 45 gradi a destra, 45 gradi a sinistra e dritti in avanti, e per facilitare il compito, i cerchi si sono espansi o ristretti. Ai partecipanti è stato necessario spiegare come si muovono i cerchi, a seconda che il disegno si avvicini o si allontani. Nel compito inverso, i cerchi non erano statici, ma si muovevano in senso antiorario e orario: in questo caso, i partecipanti dovevano notare se vedevano un'espansione o un restringimento dei cerchi.
Paradigma sperimentale e illusioni usate create dagli spot di Gabor.
A seconda della pendenza dei punti Gabor nell'illusione Pinna - Brelstaff, la direzione del movimento sembrava diversa ai partecipanti: ad esempio, quando i punti erano inclinati a sinistra, i cerchi si muovevano illusoriamente in senso orario quando si espandevano e in senso antiorario quando si restringevano (e lo schema opposto è stato osservato quando i punti erano inclinati a destra). Allo stesso tempo, il vero movimento in senso antiorario delle macchie creava l'illusione di restringersi per i punti inclinati a sinistra in cerchi, e il movimento in senso orario creava l'illusione di espansione (di nuovo, lo schema opposto è stato osservato per i punti inclinati a destra). Allo stesso tempo, i cerchi costituiti da punti Gabor orientati direttamente non provocano alcuna illusione di movimento.
Il modello di movimento osservato sotto stimolazione diversa.
Quindi gli scienziati hanno condotto un esperimento con la partecipazione di due macachi, che inizialmente hanno imparato a riconoscere diverse direzioni di movimento in cerchi con punti di Gabor orientati direttamente: per questo, i cerchi sono stati attorcigliati in senso orario e antiorario, nonché ristretti ed espansi, dopodiché è stato chiesto loro di selezionare i macachi sul computer quale movimento. hanno guardato. Dopo un allenamento di successo, gli scienziati hanno ripetuto l'esperimento condotto sugli esseri umani sulle scimmie, modificando la velocità di movimento e raddoppiando la velocità massima. Gli scienziati hanno scoperto che i macachi percepiscono il movimento illusorio in modo simile: la soglia per percepire uno stimolo dipende dalla velocità di rotazione o espansione / contrazione.
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Direzione di movimento osservata con diversa direzione del reale nei macachi.
Dopo che gli scienziati si sono convinti che i macachi vedono l'illusione Pinna-Brelstaff nello stesso modo in cui la vedono gli esseri umani, hanno condotto uno studio finale sull'attività della corteccia visiva del loro cervello. Gli scienziati hanno scoperto che i neuroni nella parte dorsale della regione temporale medio-alta e nella regione temporale media sono attivati allo stesso modo sia quando si osserva il movimento reale sia quando si osserva il movimento illusorio (sia in un cerchio che in espansione / contrazione). Allo stesso tempo, quando si osserva il movimento illusorio, i neuroni della parte dorsale del giro temporale medio superiore vengono attivati 15 millisecondi dopo rispetto a quando si osserva il movimento reale.
Inizio dell'attivazione dei neuroni nella regione temporale media e nella parte dorsale della regione temporale superiore media quando si osserva il movimento reale (sopra) e illusorio (sotto).
Entrambe le parti studiate della corteccia visiva sono responsabili della percezione di un movimento complesso, ad esempio quello che si osserva quando i cerchi ruotano mentre si avvicinano o si allontanano. In questo caso, la parte dorsale dell'area temporale medio superiore viene attivata prima, apparentemente delimitando la natura del movimento osservato per un'ulteriore elaborazione da parte del giro temporale medio. Quando si osserva il movimento illusorio (quello che si verifica nelle illusioni ottiche), i neuroni in quest'area, secondo gli scienziati, necessitano di tempo di elaborazione aggiuntivo. Sulla base del fatto che la percezione del movimento illusorio nell'illusione ottica Pinna-Brelstaff si è rivelata simile nei macachi e negli esseri umani, si può anche presumere che un ritardo simile possa essere osservato nel lavoro della corteccia visiva del cervello umano.
Mentre cognitivi e neuroscienziati studiano come le persone percepiscono le illusioni ottiche, gli sviluppatori insegnano alle reti neurali a crearle da soli. Lo fanno, tuttavia, non molto bene.
Elizaveta Ivtushok
