Psicologia fisiologica della percezione

Psicofisiologia della percezione

Introduzione alla percezione e realtà

Il tema della percezione è strettamente legato a quello della realtà; come fa il cervello a conoscere ciò che è fuori? Ci si chiedeva cosa è reale? Non si ha una conoscenza diretta della realtà; si ha una conoscenza mediata da dei sensori, come il tatto mediato dai recettori. La realtà è costruita da un sistema limitato. Questo fatto già Platone lo aveva intuito nell'allegoria della caverna. Ciò che viene percepito dipende dai sensori (limitati), è diverso da una rappresentazione oggettiva. Se i sensori sbagliano, non si ha una rappresentazione oggettiva e può essere pericoloso.

L'evoluzione dei sensori

L'evoluzione non ha portato i sensori ad avere una rappresentazione più vicina possibile alla realtà, ma solo ad evolversi per garantire la sopravvivenza. Abbiamo sensori inefficienti a volte, ad esempio nelle illusioni visive, che sono una prova fenomenologica che gli assunti a volte sono sbagliati. A seconda dello sfondo, i pezzi sono identici. Si percepisce in zona in relazione a quella degli altri dove l’induzione del background fa apparire i pezzi diversi. Il sistema visivo distingue oggetti da sfondo, caratterizza, ma in questo caso viene ingannato. Le illusioni a volte mostrano cose che non ci sono proprio.

Percezione e conoscenza appresa

Percepire vuol dire applicare conoscenza appresa precedentemente. Si considera l'ista come metafora della macchina fotografica che fa foto con informazioni disponibili al momento. Se abbiamo l'assunzione, nella maggior parte dei casi, che le fonti di illuminamento vengono dall’alto, il sistema fa un suo calcolo. Se la struttura è 3D con piano rialzato, penso che se l’illuminazione viene dall’alto, questo pezzo qui possa essere più chiaro di questo perché sta nella parte concava più scura, ma non lo è. Il sistema ha imparato che le cose esposte alla luce sono più chiare, si gioca con le ombre. Pezzi uguali e si pensa che uno sia più esposto alla luce rispetto a un altro. Poi informazioni di profondità, poi struttura distribuita così e dello stesso grigio. Se non ho abbastanza informazioni, scalo sul reale. Tutti i sistemi adattabili cambiano il modo di percepire la scena. Il sistema si adatta e poi aggiusta la risposta.

Adattamento dei sistemi sensoriali

Dato che molti sistemi sono in opponenza tra loro, nel momento in cui stanchi un set di circuiti, gli altri circuiti si attivano. I sistemi sensoriali devono garantire la sopravvivenza, non importa se alterano la rappresentazione della realtà. I sistemi sensoriali devono essere capaci di farci ricavare informazioni da fonti di energia; la visione le prende dai fotoni (luce).

Applicazione del senso

Nella parte di forza applicata alle: Il SSS usa:

• Pressione meccanica: capsule recettori tattili (canali ionici)
• Termocezione
• Giunture: propriocezione
• Olfatto: contatto di molecole odoranti a contatto con epitelio olfattivo con recettori
• Gusto: papille gustative

Comparazione tra umani e animali

• Uomo tricromatico (con opsina-proteina che reagisce a onde che presentano una certa lunghezza d’onda L, M e C) simile a primati del nuovo mondo (America), mentre le classi delle scimmie del vecchio mondo europee o asiatiche sono bi-cromatiche (L e C). La opsina dovuta ad alterazione genetica offre vantaggio a spazio-colore (“eatable” o no).
• Imenotteri (vespa): tricromatici con capacità di vedere l’ultravioletto.
• Stomatopoide (crostaceo): la parte centrale dei loro occhi è composta da 6 file di ommatidi e 2 sono sulla visione polarizzata (le onde luminose si riflettono su una superficie piatta come l’acqua) luce che proietta ortogonalmente (forma angolo retto).

Negli umani, studio su anomalie del colore con incidenza elevata. Il gene che codifica la opsina per le lunghezze L e M sta sul cromosoma X; il gene per la lunghezza C sta sul cromosoma 7. Se sei una donna, l’allele che trascrive, poi lo corregge e infatti le donne con deficit del colore sono rare mentre l’uomo senza X che sovrascrive, ha problemi (8/10).

Tipi di deficit dei coni

• Deuteran (non ha opsina per lunghezza M): vede giallo perché non discrimina tra tutti e quindi è bicromatico ed è simile alla opsina per le lunghezze L.
• Tritan (no lunghezza C): i deficit dei coni S sono molto rari alla nascita ma sono i più frequenti fra i deficit di percezione cromatica acquisiti perché questi tipi di coni risultano molto sensibili (facilmente danneggiabili) a fonti di illuminazione molto intense.
• Protan: no L

Percezione e profondità

La grandezza apparente: per esempio, si prende un cubo e si dice come proiettarlo. La retina cambia da geometria euclidea (geometria piana) a ellittica (geometria sferica) perché sta sul fondo ed è tonda. Questa informazione ricostruisce la profondità. L'illusione di profondità dove sono creati tutti allo stesso modo con indizi contestuali (per calcolare quanto è distante un oggetto in maniera che siano ambigui) simula la grandezza delle persone a una certa distanza come quella del secchiello.

Interpretazione della conoscenza temporale

Si interpreta in vari modi il peso della conoscenza temporale. Eraclito diceva: “Nessun uomo può bagnarsi due volte nello stesso identico fiume”: una volta che hai acquisito la conoscenza, si cambia modo di interpretare l’immagine. Fase di persistenza dell’oggetto nei bambini. Percepire è un'idea da confrontare con ciò che ho imparato dal mondo prima. Res cogita e res extensa con mondo fisico costruito sulla percezione. Approccio materialistico diverso da Platone con modo trascendente.

Teoria e applicazione della percezione

Gli empiristi cominciavano a calcolare le cose, in maniera più seria, anche l’approccio di Berkeley: percepisci quello che i tuoi sensori ti fanno percepire ma non tutto quello che c’è. Acquisita l’idea che i sensori sono limitati, vanno conosciuti attraverso indagini fisiologiche come Dalton e il filtro cromatico con liquido di diverso colore.

Misurazione dei processi psicofisici

• Soglie psicofisiche: come i bambini che si chiedono “fino a dove posso vedere?” dipende quanto spazio attraversa la luce.
• Tempi di reazione per elaborare l’informazione. Idea di Donders su cosa succede quando misuro i TR.

Reazioni e stimolazione sensoriale

1. Azione degli elementi sensoriali negli organi di senso
2. Comunicazione con le cellule gangliari periferiche e incremento della loro attività richiesto per la scarica
3. Conduzione dai nervi sensoriali alle cellule gangliari
4. Incremento dell’attività di tali cellule
5. Conduzione alle cellule nervose degli organi concettuali
6. Incremento dell’attività in queste cellule
7. Incremento dell’attività delle cellule nervose dell’organo della volontà
8. Conduzione alle cellule nervose che governano il movimento
9. Incremento dell’attività di queste cellule
10. Conduzione dei nervi motori ai muscoli
11. Latenza nell’azione del muscolo
12. Incremento dell’attività sino al momento del superamento della resistenza alla risposta

Tempo di trasmissione neurale

La trasmissione neurale ha un tempo finito o infinito? È lo stesso problema di Galileo che cerca di studiare la velocità della luce. Helmholtz ha eseguito esperimenti con stimolazione del nervo della mano e osservava il dito che rispondeva. Una volta che sai che la velocità di propagazione è infinita, si possono calcolare cose.

Compiti di reazione e ricerca visiva

• Simple reaction time task: arriva luce e clicchi; mano arriva al SNC e stimola risposta e misuro sia parte sensoriale, cioè quanto ci metto a detetctare lo stimolo, che il TR.
• La soluzione è un compito dove la stessa risposta giunge alla fase decisionale: premi con la dx a sn o viceversa, più complicato.

Nella choice reaction time task puoi misurare anche gli errori e sviluppare i compiti. Si misura la percentuale di risposte corrette. I TR sono usati in tutte le scienze percettive e nella ricerca visiva. Cercare un oggetto in un contesto (es. oggetti uguali alla stessa distanza), poi si crea differenza tra loro che diventa un target e come sperimentatore da dare al soggetto è sempre lo stesso (se percepisce il target) e giocare con la distanza dal punto di fissazione se allontani o avvicini i distrattori dalla fovea; quanti sono i distrattori.

Esperimenti sui tempi di reazione

Ricerca visiva modo ecologico per studiare vari aspetti. ESPERIMENTO SUI TR= ricerca visiva, ho scelto mondo/dominio come paradigma. Negli anni ’80 si scoprì che i compiti di ricerca dove devi cercare cose rosse tra i verdi (es.), anche se non so niente, con approccio pragmatico vedo che succede ricercando oggetto tra i vari di altri colori; misuro e scopro che nonostante aumenti il numero di distrattori (set size), i TR sono piatti senza incremento. Processi di ricerca paralleli: il sistema è capace di codificare una differenza tra gli stimoli così saliente che rende immediata la localizzazione target rispetto alle cose filtrate come inutili. Se invece devo:

• Rotazione geometrica (tra vari numeri di target). Se non so niente di codifica di geometria, vedo che senza differenti cromatiche, con aumento il set size, aumenta il tempo. Si tratta di un processo seriale: quando la distinzione tra i target distrattori è meno saliente, il sistema analizza ogni singolo oggetto per vedere le sue proprietà fino a che non trova quello diverso.

Da queste misure canoniche dei TR, roba più complessa; a seconda della complessità del task, vari tipi di pendenza (feature search, conjunction search e spatial configurations). Ricerca altamente efficiente.

Modelli di percezione

Il target è l’unico verificato e in rosso, e un filtro che cerca solo per rosso fallisce sempre perché mi serve sia rosso che verticale e devo unire i tipi. Si misura brutalmente con l’aumento dei set size. Due linee perché target c’è e un task senza target. Ho sia oggetti rossi che blu e cerco quello con barra rossa, ma non è in isolamento ma combinato con altro ed è più complicato trovare la barra rossa.

Per esperimento

• Variabile indipendente
• Variabile dipendente (TR)

E si costruisce modello su questo:

Modello di Treisman

Negli anni ’80 si diceva che c’è un pattern, i moduli analizzano caratteristiche diverse dell’oggetto. Fase di elaborazione attenta (colore, tipo di curva, profondità ecc) e nel caso l’oggetto non si ricava dall’analisi di un singolo modulo ma è giunzione, si deve combinare colore con curvatura; e serve processo attentivo e richiede tempo perché capacità attentive limitate; se guardo A non guardo B e salgono i TR. Sui dati si può misurare senza la psicologia. Nonostante siamo senza teoria, una volta che so le leggi so tutto. Si entra in crisi per elettromagnetismo che non si sa spiegare (Maxwell) con piccole incongruenti con Teoria della relatività e ora con le particelle non si riescono a combinare e ferma la teoria del tutto. Problemi teorici ma non applicativi per qualcosa dove si cerca solo correlazione tra i dati. Lei ha modello che spiega che i TR salgono in certe condizioni. Modello utile per l’attenzione.

Modello a diffusione

Si mostra immagine e si dice quando si percepisce pattern A (donna) o B (uomo) e serve tempo per prendere decisione. Il modello dice che quando devi prendere decisione ci sono 2 soglie per cui se hai accumulato abbastanza evidenze (ha i baffi, riccioli ecc) e poi arrivata a certe soglie puoi dire, con la luce che mostro sullo schermo è più chiara o più scura. Drift rate (tasso di deriva) = processo in cui accumulo evidenze è rumoroso; con quanta velocità lo faccio. C’è un tempo in cui accumuli evidenze e c’è una direzione o verso A o verso B. Si decide upper limit/threshold= La distanza, fra cui la risposta è chiara o scura, distanza tra entrambi i limiti. È importante perché quando accumulo evidenze, tanto più è ampio il modello e la distanza tra i due, tante più evidenze e TR per raggiungere limiti e dato che stiamo simulando i TR, simulo quanto tempo ci metto ad arrivare per un sacco di parametri. Si simula il tempo per acquisire evidenze e si simula la distanza tra parametro A e B. Starting point/bias per rispondere più ad A o B con punto spostato perché parti da punto diverso. Drift rate= quanto è capace di raccogliere informazioni. Se uno raccoglie tanti dettagli ma se sei ipovedente vedi sfumato e ci metti di più. Alla fine, si ottiene modello matematico che simula TR. Fai esperimento in varie situazioni e poi modello matematico e poi parametri A, Z ecc e si simula la distribuzione e la simulazione che se è accurata, il modello costruito non è così male.

Confrontare stimoli e soglie di percezione

I modelli cognitivi, matematici o altri. Bias = differenze che raccogli prima di dire A o B. Fino a dove puoi vedere uno stimolo? Quanto diverso deve essere lo stimolo A dallo stimolo B per potersi riconoscere? Concetto di soglia come limiti della percezione. Soglia come limite e quindi per sensore, ad esempio, devo cercare i suoi limiti.

Soglie assolute

• Esempio per prendere la patente. Si cerca limite di risoluzione spaziale. Soglie assolute (condizioni ideali = senza eco; camera ecoica)
• Visione: La fiamma di una candela in una notte serena e priva di luna a 48 km di distanza.
• Udito: Il ticchettio di un orologio meccanico a 6 m di distanza in un ambiente silenzioso.
• Gusto: Un cucchiaino di zucchero in 9 litri di acqua.
• Olfatto: Una goccia di profumo in un appartamento di 3 grandi stanze.
• Tatto: L’ala di un’ape che cade sulla guancia dall’altezza di 1 cm.

La soglia assoluta per la vista, si prende ad esempio la tavola di Snellen, si prende la lettera e si scala in maniera logaritmica però si deve stare a 6m. La tavola ha matrice 5x5 di quadrati (unità con cui è costruito) es. lettera E che si fa a colonne. Griglia di quadrati dove uno strock è un primo di angolo visivo, 1/60 di angolo visivo= misura chiara di quanto grande deve essere questo spazio sulla retina dell’osservatore. Si deve risolvere che una lettera è chiara e una scura; quindi, in due primi di angolo visivo, la parte chiara e scura deve vedere alternanza semplificata (onda quadra) e può essere onda sinusoidale con certa ampiezza massima e si passa dai vari contrasti e si fa attenzione a una certa frequenza con certe oscillazioni per grado visivo. Un soggetto che vede 10/10 a 6m che è una E, riuscirebbe a vedere 30 oscillazioni in un grado di angolo visivo perché ogni primo è 1/60. Risolvere questo, vuol dire avere capacità di percepire 30 cicli per angolo visivo. La soglia assoluta si misura contro boh, non esiste riferimento; infatti, la misura per la tavola è 10/10; in media la popolazione senza errori refrattivi non misurabili, vede 10/10 ma i giovani vedono 12/10 magari a volte.

Soglia differenziale

Le basi delle leggi psicofisiche partono da questa soglia che risponde alla domanda “quanto deve essere diverso A per percepire che non è uguale a B?”.

Limite visione e legge di Weber

L’info catturata in modo diverso dalla stessa persona per i circuiti diversi che si usano. Quando misuro un limite di risoluzione spaziale posso vedere la FS di un reticolo prima di non percepirlo più; modulazione sinusoidale che si proietta sulla retina. Se le zone scure e chiare cadono su fotorecettori diversi, l’encoding di segnale è corretto, ma se la FS aumenta, sia la chiara e scura cadono sullo stesso fotorecettore alla fine si fa media e vede grigio; limite acuità visiva: quante oscillazioni di luce può vedere in un’unità di spazio prima di smettere di vedere qualcosa.

Legge di Weber: il rapporto tra la quantità di stimolazione che devo variare per farti percepire differenza e la stimolazione iniziale è una costante. Se io inizio con peso di 1 kg e vedo quanto aumentare il peso per dire che è aumentato è un rapporto costante. Ogni sistema sensoriale ha la sua sensibilità. La variazione fisica esiste e devo percepire da variazione dell’attenzione sui recettori muscolari e tendinei. Se do stimolazione iniziale+epsilon succede qualcosa: mantengo il braccio in forza. Studiando limite del sensore. Hanno approccio pragmatico perché si comincia a misurare. Es. 1 kg+100 g magari è sufficiente. Se per 1 kg serve 100 g, se ti do 2 kg, ti servono 200 g e scopre che se parto da 1 kg serve differenza che poi è costante. DeltaI= K*stimolazione iniziale. Posso mettere che delta= stimolazione iniziale*k che dà il coefficiente angolare di retta. Se K piccolo, basta una variazione piccola per sentire la differenza; se k è grande con inclinazione retta, serve una grande differenza. C’è proporzionalità tra energia che sto dando e di quanto devo dare perché il sistema se ne accorga e poi tira fuori il valore di K che è diretto per la sensibilità del sistema. Alcuni misurano Weber per varie sensitività. Nella stessa mod sensoriale c’è differenza anche in acustica con intensità più bassa rispetto all’intensità del suono.

Legge di Weber-Fechner

Fechner ebbe un’intuizione: se faccio un calcolo infinitesimale su questa legge, scopre una legge più generale, la legge di Weber-Fechner; Il modo in cui ti rappresenti internamente con certa energia, era relata al logaritmo dell’energia in entrata. Dice che se ho stimolazione iniziale molto bassa (in penombra), appena cambia un po’ mi rendo conto della differenza; prendiamo questo livello, intensità qui e vedo che a livello di tempo è una JND (soglia differenziale); JND che deve valere a livelli più alti; la proporzionalità viene mantenuta solo se parto da stimolazione più alta e aumento la JND e devo aumentare per farti percepire differenza. La grande differenza ha portato a stessa JND perché esiste una non linearità tra una mappatura di segnali fisici e una rappresentazione e la non linearità me la dà la...