Percezione. 1. Meccanismi cerebrali della percezione visiva. 2. Percezione visiva degli oggetti. 3. Percezione visiva dello spazio e del movimento

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1 LA PERCEZIONE

2 Percezione 1. Meccanismi cerebrali della percezione visiva 2. Percezione visiva degli oggetti 3. Percezione visiva dello spazio e del movimento

3 Meccanismi cerebrali della percezione visiva Corteccia visiva primaria Corteccia associativa visiva Effetti delle lesioni cerebrali sulla percezione visiva

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5 Corteccia visiva primaria La geografia del campo visivo è mantenuta all interno della corteccia visiva primaria (tanti tasselli o moduli, e ciascuno riceve info da una piccola regione del campo visivo) Campo recettivo: Regione dello spazio nella quale deve essere localizzato uno stimolo sensoriale affinché un neurone possa rispondere. All interno del campo recettivo, neuroni diversi rispondono a caratteristiche diverse dello stimolo

6 Corteccia visiva primaria Figure 7.2: Responses of a Single Cortical Neuron to Lines of Particular Orientations That are Passed Through its Receptive Field

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9 PERCEZIONE VISIVA: le vie visive del what e del where (Ungerleider & Miskin, 1982)

10 PERCEZIONE VISIVA: aree e vie di elaborazione

11 What and where Via del where (dorsale): elaborazione della localizzazione spaziale e del movimento Via del what (ventrale): percezione tridimensionale di grandezza, forma inclinazione, colore e dunque riconoscimento degli oggetti

12 Effetti di lesioni cerebrali sulla percezione visiva Se la corteccia visiva primaria è danneggiata, l individuo diventa cieco per una porzione di campo visivo La localizzazione precisa dipende dalla sede lesionale Lesioni alla corteccia associativa visiva generano difficoltà nel riconoscimento di forme ed oggetti

13 Effetti di lesioni cerebrali sulla percezione visiva Acromatopsia (visione normale di tutto ma in bianco e nero, unilaterale o completa) Agnosia visiva Disturbo nel riconoscimento degli oggetti dalla forma Sindrome di Balint Riconoscimento di un singolo oggetto per volta, deficit nella percezione del movimento Prosopoagnosia Difficoltà a riconoscere i volti noti

14 La percezione visiva degli oggetti Figura e sfondo Le leggi della Gestalt sull organizzazione percettiva Modelli di percezioni di pattern Elaborazione bottom-up e top-down: elaborazione delle caratteristiche e del contesto Sistema percettivo ( What ) e dell azione ( Where ): Una possibile integrazione

15 Raggruppamento percettivo Articolazione figura sfondo non dipende solo dalle caratteristiche intrinseche dell oggetto. Bordo: se il campo visivo presenta cambiamenti nitidi e definiti in luminanza, colore o tissitura, percepiamo un bordo. Se il bordo è continuo è probabile che percepiremo lo spazio all interno del bordo come figura e non sfondo. Completamento amodale: tendenza delle aree minori a diventare figura

16 Interposizione necessità di un organizzazione figura sfondo (Figura illusoria di kanizsa, 1976)

17 Leggi di organizzazione percettiva della Gestalt 1.Legge della prossimità 2.Legge della similarità 3.Legge della continuità 4.Legge della chiusura 5.Legge del destino comune

18 Legge della prossimità Elementi più vicini tra di loro vengono percepiti come appartenenti alla stessa fonte Es: 5 colonne vs. 5 righe

19 Legge della similarità Gli elementi che hanno un aspetto simile vengono percepiti come parte dello stesso oggetto

20 Legge della buona continuazione

21 Legge della chiusura Il nostro sistema visivo spesso sopperisce alle informazioni mancanti e chiude i bordi di una figura incompleta

22 Legge del destino comune Gli elementi che si spostano nella stessa direzione sono percepiti come maggiormente correlati rispetto a quelli che si spostano in direzioni diverse o sono statici.

23 Organizzazione gerarchica

24 Elaborazione bottom-up e top-down: Il ruolo delle caratteristiche e del contesto Elaborazione bottom-up guidata dai dati o dale caratteristiche dello stimolo Elaborazione top-down elaborazione guidata dai concetti utilizzo di informazioni contestuali Esperimento di Palmer, 1975 (cucina e tachistoscopio)

25 Effetto contesto: Palmer (1975) ha dimostrato che forme generali di contesto influiscono sulla percezione degli oggetti. Palmer nel suo esperimento prima mostrava contesti generici come una cucina. Poi utilizzando un tachitoscopio-> mostrava le immagini di singoli oggetti.

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27 Effetto contesto: Palmer (1975) ha dimostrato quando gli oggetti erano coerenti alla scena di contesto l'84% delle persone li riconosceva. Quando non lo erano le prestazioni cadevano sotto il 50%. Il contesto adeguato facilitava il riconoscimento e quello inadeguato lo interferiva. Questi processi sono inconsapevoli e automatici.

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29 Milner e Goodale (1995) Proposta di sintesi: le vie dorsale e ventrale analizzano gli stessi attributi degli oggetti ma per scopi diversi Via ventrale: percezione consapevole dell identità degli oggetti e della loro configurazione spaziale Via dorsale: controllo visivo delle azioni Evidenze dalla neuropsicologia

30 Il caso di DF: agnosia visiva Avvelenamento da monossido di carbonio Lesione alla corteccia occipitale laterale

31 AGNOSIA VISIVA DF: lesione corteccia occipitale ventro-laterale (che aveva risparmiato l area visiva primaria) Era incapace di riconoscere i volti familiari e amici (prosopoagnosia) forme, dimensioni ed orientamento di semplici figure geometriche

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33 Difference in orientation Goodale et al., 1991

34 ATASSIA OTTICA Pazienti con lesione della parte superiore della corteccia parietale (via visiva dorsale) Errori di direzione quando muovono l arto superiore e/o gli occhi sugli oggetti del campo visivo Non un problema visivo: descrivono bene identità e posizione relativa degli oggetti che non riescono a raggiungere Non un problema motorio (ce la fanno quando le informazioni sono uditive o propriocettive..) DEFICIT VISUO-MOTORIO

35 Atassia ottica

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37 Doppia dissociazione Visione per percezione (via ventrale) Visione per azione (via dorsale) Agnosia visiva Deficitario intatto Atassia ottica intatto deficitario

38 PbtY (prosopagnosia) 6vtU&list=PLtL9h8PhB_DJJ1_Da544k6ZKnaWX DYdZc (atassia ottica) pyw8 (agnosia appercettiva)

39 Illusione di Ebbinghaus

40 Illusione di Ebbinghaus come evidenza dell indipendenza delle due vie Esperimenti di Goodale: 1. Stima di grandezza (cerchio a sinistra stimato come più grande rispetto a quello di destra) 2. Compito di afferramento (nessuna differenza di ampiezza nell apertura delle dita della mano)

41 CIO CHE VEDIAMO (O CHE PENSIAMO DI VEDERE) NON E UGUALE A CIO CHE GUIDA LE NOSTRE AZIONI

42 Modelli di riconoscimento di pattern (o configurazioni)

43 Rappresentazione mentale degli oggetti PROBLEMI PRINCIPALI: Variabilità dell informazione sensoriale relativa ad un solo oggetto (grandezza, distanza, luce, prospettiva)

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45 Sistema di riferimento per il riconoscimento (vistadipendente o vista-indipendente)

46 Riconoscimento di oggetti Energia fisica dell oggetto trasformata dai recettori periferici e tramessi al SNC Viene modificata l attività di una rete di neuroni (rappresentazione interna) che corrisponde allo stimolo Si dirige il fuoco dell attenzione sullo stimolo Isolamento dello stimolo dallo sfondo Raffronto con l informazione contenuta in memoria

47 Modelli di percezione di pattern Sagome e prototipi Caratteristiche distintive

48 Teoria delle sagome L informazione stimolo è direttamente confrontata con varie copie in miniatura (MLT). Se si trova una corrispondenza il pattern viene riconosciuto come familiare La MLT fornisce il nome dell oggetto, la sua funzione, ecc

49 Teoria delle sagome Modello molto semplice ma... LIMITI: esiste una sagoma separata per ciascuna configurazione (diverse dimensioni, colore etc.)?? Sarebbe molto dispendioso per il nostro sistema cognitivo

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51 Teoria dei prototipi Confronto degli stimoli con i prototipi (modello originale): Il prototipo è un pattern ideale: somiglia ad una sagoma ma può essere utilizzato in modo più flessibile Descrizioni strutturali o schemi: forme astratte che rappresentano gli elementi più basilari di un insieme di stimoli Il sistema visivo accede accede a ricordi di pattern visivi prototipici e ne identifica la categoria (es albero)

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53 Teoria dei prototipi LIMITI: poca specificazione (quanto deve essere completa la rappresentazione di un prototipo?) È possibile che il modello valga per alcuni oggetti ma non per altri, che invece devono necessariamente essere rappresentati da più di un prototipo.

54 Gibson (1969) percezione diretta: analisi delle caratteristiche delle lettere: più tempo a dire che P e R sono diverse rispetto a G e W Teoria delle caratteristiche distintive Configurazione consiste in un insieme di attributi o caratteristiche fisiche specifiche di ciascun oggetto La A: due linee dirette ed una barretta orizzontale

55 N N N N N N N N

56 Da Neisser (1964): compito di ricerca visiva lettera Z Lista 1 Lista 2 IMVXEW ODUGQR WZMEIX GROZUG VXWIEM DUROGQ IWZXEM RGOUDQ WXEIMV UZQDRO

57 RICONOSCIMENTO PER COMPONENTI Numero prestabilito di elementi primordiali localizzati nel cervello per specifiche forme geometriche tridimensionali Marr e Nishihara (1978): il riconoscimento si basa sull identificazione di forme quali «cilindri generalizzati» Gli oggetti sono descritti come un gruppo di cilindri con la loro corrispondente relazione

58 Marr e Nishihara (1978)

59 cylinder arm dog man bird

60 RICONOSCIMENTO PER COMPONENTI Marr e Nishihara (1978): problemi: La descrizione non è sufficiente per caratterizzare l oggetto Molti oggetti non si decompongono naturalmente in parti

61 RICONOSCIMENTO PER COMPONENTI (Biederman 1987) Teoria dei geoni estensione della teoria precedente 36 possibili geoni (ioni geometrici: cubi, cilindri, sfere etc..) con cui è possibile identificare qualsiasi informazione visive, anche la più complessa Così come bastano 44 fonemi per identificare un numero enorme di parole Nessuna evidenza neurofisiologica

62 Geons Objects

63 Modelli più recenti Ulman e Basri (1991): costruzione di immagini mentali basate su diversi punti di vista La dipendenza dal punto di vista dipende dall omogeneità/similarità tra gli oggetti (es rondine vs passero oppure rondine vs macchina) Potrebbero essere due meccanismi diversi o un solo meccanismo che si adatta n base alle caratteristiche del compito.

64 Ruolo del contesto

65 The Margaret Thatcher illusion

66 The Margaret Thatcher illusion

67 Thompson, The Margaret Thatcher illusion

68 -CARATTERISTICHE GLOBALI DELLO STIMOLO (Gestalt) EVIDENZE SPERIMENTALI:» NAVON (1977): intero prima delle parti s s s s s s s s s s s s s s s s s

69 E impossibile sopprimere l elaborazione dell intero s s s s s s s s s s s s s s s s s Compito: Identificare la lettera grande Identificare la lettera piccola Su lettera grande: nessuna influenza della piccola Su lettera piccola: influiva la lettera grande

70 Percezione dello spazio e del movimento Percezione della profondità Indizi binoculari Indizi monoculari Percezione del movimento

71 James Turrell Afrum 1966

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73 Percezione della profondità Come l immagine retinica bidimensionale viene trasformata nella percezione di un mondo tridimensionale Indizi monoculari Indizi binoculari Indizi oculomotori: contrazione dei muscoli perioculari

74 Indizi monoculari (indizi pittorici) prospettiva lineare Tessitura o densità Interposizione Ombreggiatura Familiarità delle dimensioni Parallasse di movimento

75 Prospettiva lineare È la tendenza di due linee parallele che si allontanano rispetto a noi a convergere in uno stesso punto

76 GRADIENTE DI TESSITURA: una tessitura più grossolana appare più vicina, mentre una tessitura più fina ci sembra più lontana INTERPOSIZIONE: se un oggetto si posiziona tra noi e un altro oggetto così da oscurarne una parte, possiamo subito percepire quale dei due è più vicino a noi

77 Ombreggiatura Ombreggiatura Fornisce indizi su quali parti dell oggetto sono più vicine, interpretandole come concave o convesse.

78 Dimensioni degli oggetti Ombreggiatura Il nostro sistema visivo calcola automaticamente la distanza approssimativa degli oggetti sulla base della grandezza dell immagine retinica

79 Parallasse di movimento Ombreggiatura Il sistema visivo calcola le distanze a cui si trovano gli oggetti basandosi sulla rapidità con cui sembrano muoversi da noi mentre noi ci muoviamo. Più vicino è l oggetto maggiore sarà il cambiamento in relazione allo sfondo.

80 a b c d e

81 Indizi binoculari ed oculomotori Convergenza: gli occhi convergono per guardare lo stesso punto. Se l oggetto è vicino gli occhi si rivolgono verso l interno, altrimenti verso l esterno. La posizione degli occhi viene utilizzata per interpretare la posizione degli oggetti Accomodamento: cambiamento nello spessore del cristallino che alterano il suo potere di rifrazione della luce Disparità retinica: due immagini parzialmente diverse sulle due retine. L ampiezza della disparità viene utilizzata per interpretare la posizione degli oggetti

82 Convergenza

83 Far Stereopsis in two stages: Matched features in the input to the two eyes need to be identified The retinal disparities between these sets of features need to be calculated Near Accommodation Convergence Involves cells in area MT 83

84 Visione tridimensionale che origina dalla stimolazione simultanea di elementi retinici disparati orizzontalmente La distanza con cui un oggetto viene fissato non sono perfettamente uguali nei due occhi

85 Costanza di grandezza Gli oggetti mantengono la medesima grandezza nonostante cambi la grandezza della loro immagine retinica Variabile di confusione: distanza Un oggetto dà origine ad un immagine retinica tanto più piccola quanto esso è più lontano. Tuttavia noi attribuiamo il cambiamento ad una variazione della distanza tra noi e l oggetto e non ad una variazione delle dimensioni dell oggetto. 85

86 Costanza di grandezza

87 87

88 Costanza di forma Gli oggetti mantengono la medesima forma nonostante cambi la forma della loro immagine retinica Variabile di confusione:inclinazione dell oggetto rispetto alla direzione dello sguardo 88

89 89

90 Percepiamo variazioni - costanza di bianchezza I due quadrati grigi appaiono uguali pur riflettendo una quantità di luce molto diversa. Una superficie mantiene la medesima bianchezza (colore di superficie) nonostante cambino i valori di luminanza della immagine retinica 90 90

91 Percezione del movimento Movimento è cambiamento di posizione del tempo

92 Detettori di movimento in V1

93 Percezione del movimento Movimento è cambiamento di posizione del tempo Il cambiamento può essere di due tipi: gli occhi sono fermi e l oggetto si sposta sulla retina Gli occhi inseguono un oggetto in movimento (in questo caso lo stimolo sulla retina resta fermo) Area cerebrale MT in cui la maggior parte dei neuroni è sensibile ad una particolare direzione e velocità di movimento

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95 Da esperimenti sulle scimmie (Newsome and Pare, 1988) Utilizzavano scimmie addestrate a percepire il movimento di punti correlati Le aree MT delle scimmie venivano lesionate Risultati: Le scimmie necessitavano di un livello di segnale (in termini di robustezza del movimento in una direzione dei pallini) 10 volte più alto rispetto a prima

96 Svantaggi dell usare i metodi di lesionamento selettivo per lo studio del moto: Sono metodi invasivi Le lesioni possono essere incomplete o danneggiare altre aree oltre a quelle di interesse Successivi studi hanno utilizzato metodi di registrazione dell attività di singoli neuroni, studi di pazienti e tecniche di neuroimmagine

97 Deficit nelle aree MT portano, sia nelle scimmie che nell uomo, a gravi deficit nella percezione del movimento Nell inseguimento oculare di una mira

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99 Biological motion Point light motion, Johansson Forte relazione con le proprie esperienze personali (es: maggiore sensibilità al movimento biologico della danza se osservato da danzatori esperti)