L'immagine in alto, “A Sunday Afternoon on the La Grande Jatte”, è stata dipinta nel 1884 dall'artista francese Georges Seurat. Le linee nere che lo attraversano non sono il lavoro di un bambino che crea caos con un pennarello indelebile, ma quello del neuroscienziato Robert Wurtz del National Eye Institute negli Stati Uniti. Dieci anni fa, ha chiesto a un collega di guardare il dipinto mentre indossava un aggeggio simile a una lente a contatto che registrava i movimenti oculari del collega. Questi sono stati poi tradotti nei graffiti che vedi qui.
Gli amanti dell'arte possono rabbrividire, ma è probabile che Seurat sarebbe stato incuriosito da questo aumento del suo lavoro. Il movimento Seurat è iniziato con questo dipinto, il Neoimpressionismo, traendo ispirazione dallo studio scientifico di come funziona la nostra visione. Particolarmente influente fu la ricerca pionieristica di Hermann von Helmholtz, un medico, fisico e filosofo tedesco e autore di un libro fondamentale del 1867, Handbook of Physiological Optics, sul modo in cui percepiamo profondità, colore e movimento.
Una delle domande che ha occupato Helmholtz, e molto probabilmente Seurat, è perché non percepiamo i movimenti oculari costanti che facciamo quando scannerizziamo ciò che ci circonda (o una loro rappresentazione dipinta). Considera che le linee sopra sono state disegnate in soli tre minuti. Se vedessimo tutti quei movimenti mentre li facevamo, la nostra visione del mondo sarebbe una sfocatura di movimento costante. Come spiegano Wurtz e le sue colleghe italiane Paola Binda e Maria Concetta Morrone in due articoli sull'Annual Review of Vision Science, sappiamo molto sul perché ciò non accada e ancora molto da imparare.
Un breve filmato di un occhio che fa saccadi, mostrato al rallentatore. (Weekend Way via Giphy) A partire dalle basi: le uniche cose che possiamo mai sperare di vedere sono quelle che inviano o riflettono la luce verso i nostri occhi, dove potrebbe finire per colpire la retina, uno strato di tessuto nervoso che copre i due terzi posteriori del bulbo oculare interno . Lì, l'immagine complessa di tutto ciò che stiamo guardando viene prima tradotta in attività di singole cellule fotorecettori sensibili alla luce. Questo modello viene quindi trasmesso a una varietà di neuroni nella retina che rispondono specificamente a determinati colori, forme, orientamenti, movimenti o contrasti. I segnali che producono vengono inviati al cervello attraverso il nervo ottico, dove vengono interpretati e riuniti in una progressione di aree specializzate nella corteccia visiva.
Tuttavia, per trasmettere tutte le informazioni che raggiungono la nostra retina alla risoluzione a cui siamo abituati, sarebbe necessario un nervo ottico con circa il diametro del tronco di un elefante. Dal momento che sarebbe piuttosto ingombrante, solo una piccola area della retina - chiamata fovea - fornisce questo tipo di risoluzione. Quindi, al fine di garantire a tutte le caratteristiche interessanti del nostro ambiente il loro momento sotto i riflettori foveal, spostiamo gli occhi - molto - in freccette che gli scienziati chiamano saccadi. (Francese per "cretini", la parola fu coniata nel 1879 dall'oftalmologo francese Émile Javal.) Le saccadi sono guidate da ciò a cui stiamo prestando attenzione, anche se spesso ne siamo inconsapevoli.
Questa illustrazione che illustra la struttura di base dell'occhio mostra dove si trova la fovea, dove le immagini sono renderizzate ad alta risoluzione. I cretini oculari noti come saccadi consentono a diverse parti di una scena di entrare nella linea di vista della fovea. (Cancer Research UK / Wikimedia Commons / Knowable Magazine) Ci sono una serie di ragioni per cui questi movimenti non trasformano la nostra visione del mondo in una sfocatura di movimento. Uno è che le cose più distinte nel nostro campo visivo potrebbero renderci ciechi rispetto ad altri stimoli che sono fugaci e deboli: gli oggetti che sono in bella vista quando i nostri occhi non si muovono possono fare un'impressione più vivida della sfocatura in fra. Gli scienziati si riferiscono a questo fenomeno come mascheramento visivo, e si ritiene che sia molto comune nelle situazioni della vita reale in cui molte cose accadono allo stesso tempo.
Se gli scienziati organizzano esperimenti in modo da evitare questo mascheramento visivo, ciò rivela che il nostro cervello può percepire le cose meno evidenti. Questo può essere fatto, spiega Morrone, mostrando alla gente nient'altro che stimoli visivi molto deboli e di breve durata su uno sfondo altrimenti vuoto. In queste condizioni, possono accadere cose sorprendenti. Quando i ricercatori creano un movimento molto simile a quello che normalmente dovremmo percepire quando facciamo una saccade, spostando rapidamente uno specchio davanti agli occhi delle persone, quelle persone riferiscono di vedere il movimento e spesso lo trovano piuttosto inquietante. Poiché non notiamo le nostre saccadi costanti, ciò suggerisce che il cervello sopprime specificamente i segnali che raggiungono la nostra retina mentre è in corso un movimento oculare saccadico. E in effetti, gli esperimenti hanno dimostrato che se qualcosa appare durante una saccade, potremmo perdere completamente.
Ma la soppressione non spiega adeguatamente perché l'immagine nell'occhio della nostra mente sia così stabile. Se dovessimo vedere l'ambiente circostante da un angolo, quindi non vedere nulla, e poi improvvisamente vederlo da un altro angolo, sarebbe comunque inquietante. Invece, come hanno dimostrato Wurtz e altri, si verifica una sorta di rimappatura prima ancora che muoviamo gli occhi. Negli esperimenti con i macachi che sono stati addestrati per fare prevedibili saccadi, le cellule cerebrali che ricevono segnali da un particolare punto della retina sono passate dal rispondere alle cose attualmente in vista lì a cose che sarebbero apparse solo dopo la saccade. E ciò accadde prima che le scimmie spostassero gli occhi. In questo modo, pensa Wurtz, l'immagine attuale viene gradualmente sostituita da quella futura.
Quindi, come fanno queste cellule cerebrali a sapere in anticipo che è in arrivo una saccade? Gli scienziati hanno teorizzato per molti anni che ciò avrebbe richiesto loro di ricevere un segnale aggiuntivo dall'area del cervello che dà il comando per il movimento degli occhi. E hanno dimostrato che tali segnali si verificano, arrivando alle aree del cervello coinvolte nel coordinamento di ciò che vediamo e dove guarderemo dopo. Wurtz e altri credono che questo tipo di segnale spinga le cellule cerebrali a iniziare a rispondere a cose che la loro parte della retina vedrà solo dopo la saccade.
Georges Seurat, insieme ad altri artisti del suo tempo, era interessato ai meccanismi della percezione visiva umana. (Wikimedia Commons / Dominio pubblico / Gif di Knowable) È molto probabile che tutto ciò funzioni quasi esattamente allo stesso modo negli umani come nelle scimmie. Ma se chiedi alle persone cosa vedono prima di una saccade, come hanno fatto Morrone e Binda, non riportano una graduale sostituzione di un'immagine con un'altra prima che i loro occhi si muovano. Invece, tutto ciò che viene mostrato durante un periodo di 100 millisecondi proprio prima che la saccade diventi visibile solo dopo la fine della saccade. Il risultato di questo ritardo è che gli stimoli che compaiono in momenti diversi in quel breve periodo prima che la saccade possa essere percepita allo stesso tempo, 50 millisecondi dopo la fine.
E se questi stimoli sono sufficientemente simili, potrebbero essere percepiti come fusi insieme in una cosa, anche quando sono stati mostrati in momenti o luoghi leggermente diversi prima dei movimenti oculari. Binda e Morrone chiamano questa finestra proprio prima della saccade il periodo di confusione. Le cose che vediamo possono essere letteralmente confuse - fuse insieme - dalla nostra visione, e quindi più convenzionalmente confuse - scambiate l'una con l'altra - nella nostra mente.
Nella vita reale, questa fusione di elementi simili nello spazio e nel tempo durante le saccadi potrebbe effettivamente aiutare a prevenire la confusione, perché la continuità ci aiuta a capire che le cose che abbiamo visto prima e dopo una saccade sono le stesse, anche se si sono spostate o se il la luce si è spostata. Quindi, sebbene il meccanismo possa sembrare sciatto, Binda e Morrone credono che questa sciattezza di solito funzioni a nostro vantaggio.
Un simile tipo di imprecisione desiderabile potrebbe essere ciò che ci consente di goderci la pittura di Seurat in primo luogo. Invece di una percezione forse più accurata di raccolte colorate di punti distinti, emerge una bella domenica pomeriggio. Tanto di cappello - o, come direbbero i francesi: "Chapeau!"
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