Meccanismi neurali della visione

Meccanismi neurali della visione

a cura dell’Università di Trento

COME IL NOSTRO CERVELLO SA PREDIRE QUELLO CHE I NOSTRI OCCHI VEDRANNO

Uno studio del ricercatore del Centro Interdipartimentale Mente/Cervello (CIMeC) dell’Università di
Trento, che verrà pubblicato oggi nella versione on-line della rivista Nature Neuroscience, getta
luce sui meccanismi neurali della visione

I nostri occhi sono sempre in movimento. La visione funziona come una serie di istantanee, ognuna
delle quali è separata dalle altre dal movimento degli occhi verso un nuovo punto da fissare (detto
saccade). Ogni giorno compiamo più movimenti con gli occhi che battiti con il cuore. In qualche modo
il nostro cervello deve spiegarsi questo continuo afflusso di immagini che, come un dipinto cubista,
presentano oggetti diversi, osservati da diversi punti di vista, in momenti diversi. I pazienti con
danni cerebrali possono perdere questa abilità, ritrovandosi incapaci di tener conto del movimento
degli oggetti nell’ambiente circostante.

Il problema fondamentale di come il cervello riunisca e comprenda informazioni provenienti da
diverse istantanee, discusso per la prima volta dallo scienziato persiano Alhazen (intorno all’anno
1000 D.C.), è l’argomento di un nuovo studio pubblicato sul Nature Neuroscience. L’autore unico,
David Melcher, é un neuroscienziato proveniente dal dipartimento di psicologia dell’Università di
Oxford, oggi in forza al CIMeC (Centro Interdipartimentale Mente/Cervello) dell’Università di Trento
a Rovereto.

La scoperta principale dello studio é che le diverse istantanee del mondo non si combinano come in
un collage, ma neppure svaniscono dopo ogni movimento oculare. “Il nostro sistema visivo è molto
efficiente”, spiega David Melcher. “Osservando un oggetto in movimento, riesce a mantenere
inalterate alcune caratteristiche costanti e procedere con l’aggiornamento dei piccoli dettagli che
mutano (una sorta di continua sovrascrittura di alcune informazioni raccolte e mantenute in
memoria). Nel caso di un volto, negli individui dal sistema neurologico intatto, vengono mantenute
caratteristiche come la tridimensionalità dello spazio, l’identità, il genere, e si procede al
ricalcolo di semplici dettagli come l’illuminazione, la comparsa di rughe o cicatrici in seguito ad
un cambiamento di prospettiva”.

Una sorta di lavoro senza sprechi, quello messo a punto dal nostro sistema visivo, che modifica la
nostra percezione ancora prima di muovere gli occhi, quando l’oggetto da osservare è ancora
nell’area visiva periferica. Melcher e colleghi stanno ora testando la “teoria predittiva” della
percezione visiva, usando i numerosi e sofisticati strumenti disponibili al CIMeC, tra i quali la
risonanza magnetica funzionale (fMRI), la registrazione dei movimenti oculari (Eye Tracking), la
stimolazione magnetica transcranica (TMS). Oltre a spiegare i meccanismi neuronali che stanno alla
base di questa attività del cervello, questa ricerca presenta anche degli aspetti di applicazione
pratica. Ad esempio, un progetto di Melcher –già iniziato ad Oxford – sta considerando una
particolare forma di dislessia, nella quale le parole e le lettere al loro all’interno vengono
confuse durante la lettura. Un’altra possibilità è l’applicazione di queste idee alla storia
dell’arte attraverso l’esame del modo in cui gli artisti hanno affrontato il problema di
rappresentare il cambiamento della percezione visiva da una saccade all’altra.

Nell’articolo in uscita su Nature Neuroscience, la procedura sperimentale è chiara: si presentano ad
un soggetto prima uno stimolo adattativo e, dopo un breve intervallo di tempo, uno stimolo test
nello stesso luogo. Variando nel tempo e nello spazio la presentazione di questi due stimoli è
possibile testare ciò che il cervello “si aspetta” di vedere, in base ai dati raccolti nelle
fissazioni oculari precedenti. I risultati dimostrano che la percezione non re-inizia da zero ma che
si mantiene in memoria una sorta di traccia alla quale il cervello si rivolge anche quando l’occhio
guarda altrove.

Nel breve istante, dell’ordine di un decimo di secondo, che intercorre tra uno sguardo e l’altro, si
verifica una sorta di cecità percettiva. Questa temporanea inibizione del nostro sistema visivo, che
occupa circa il 20% delle nostre ore di veglia, é qualcosa di cui non abbiamo coscienza, come non ci
accorgiamo dell’immagine mossa tra due fissazioni. La capacità del cervello di mantenere
informazioni utili da una saccade alla successiva e di predire quello che si vedrà con la prossima
fissazione, può spiegare il fatto che normalmente non ci rendiamo conto di questo vuoto percettivo e
che gli oggetti si spostano, nel nostro campo visivo, con lo spostarsi del nostro sguardo.

Data articolo: giugno 2007

Per ulteriori informazioni:

Polo di Rovererto – Università di Trento
Centro Interdipartimentale Mente/Cervello (CIMeC)
Via Tartarotti 7 I-38068, Rovereto (TN) – ITALY
Phone: +39 0464/483523