Crash visivo: cos’è e come si manifesta

Sì parla di crash visivo quando la capacità neuronale, sottoposta ad una raffica di immagini diventa selettiva rispetto alla coscienza visiva

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Per Crash visivo di intende un “arresto anomalo dell’elaborazione visiva“, come spiegano i neuroscienziati dellUniversità di Georgetown nelJournal of Vision. Si tratta di una reazione neuronale che si verifica nel momento in cui i neuroni appunto hanno un sovraccarico di informazioni e devono elaborare più immagini con frequenze rapide, tanto da doverne sacrificare una alla consapevolezza cosciente.

Maximilian Riesenhuber, PhD, professore di neuroscienze presso il Georgetown University Medical Center, e ricercatore dello studio, spiega: “Precedenti studi hanno dimostrato che le persone sono piuttosto scarse nel rilevare oggetti di interesse che appaiono vicini nel tempo, anche se il cervello umano può elaborare fino a 70 immagini al secondo. Il nostro studio mostra una specifica limitazione del sistema visivo e spiega perché la nostra coscienza non può tenere il passo. Quando qualcuno ti dice di non aver visto qualcosa che si è verificato in una situazione caotica, forse lo ha fatto ma senza rendersene conto”.


Crash visivo: lo studio

Lo studio del crash visivo si è ispirato al lavoro rivoluzionario di Hubel e Wiesel: si tratta di una capacità modellata come risultato di un singolo passaggio o “feedforward” di attività neuronale attraverso la gerarchia di elaborazione del flusso ventrale. Si pensa che il passaggio feedforward inizi dalla forma e dalle rappresentazioni di oggetti nella corteccia occipitotemporale, per poi passare ai circuiti di attività nella corteccia prefrontale. In linea con questi risultati, studi di elettroencefalografia (EEG) in cui i partecipanti hanno rilevato animali in ambientazioni naturali hanno trovato differenze di tensione rispetto agli elettrodi frontali tra immagini bersaglio e distrattore entro 170–180 ms.

In buona sostanza si tratta di un’alterazione, una riduzione del percorso neuronale che interessa gli stimoli visivi coinvolti in un  percorso che ha lo start nella parte posteriore dell’encefalo e prosegue in avanti, decodificando rapidamente i segnali visivi fino alla corteccia frontale (“feed forward“), per poi rinviarli nelle aree in cui gli impulsi visivi sono stati elaborati per la prima volta (“feedback“).

“L’onda di feedback sembra essere cruciale per i partecipanti per diventare effettivamente consapevoli degli stimoli che i loro cervelli hanno elaborato nel passaggio ‘feedforward'”, precisa Riesenhuber.

Crash visivo: i risultati dell’ECG e fasi dell’esperimento

Lo studio ha mostrato ai partecipanti flussi di immagini a una velocità rapida (12 Hz) in varie configurazioni per mescolare strategicamente diverse porzioni dei segnali feedforward e feedback di bersagli multipli. Successivamente sono stati analizzati gli effetti sulle risposte EEG del cervello e sulle prestazioni di rilevazione e categorizzazione dei partecipanti. I risultati forniscono un resoconto unificato di come le interazioni tra feedforward e segnali di feedback generano “colli di bottiglia” nella capacità del sistema visivo di rilevare e classificare gli stimoli visivi e mostrare come mitigarli.

Gli stimoli di immagine per entrambi gli esperimenti sono stati estratti da una vasta libreria di immagini disponibile in commercio contenente 1200 fotografie di scene naturali che sono state utilizzate in precedenti studi psicofisici. Gli stimoli di immagine sono stati separati in 600 immagini con animali (bersagli) e 600 immagini di scene ed edifici naturali (distrattori). Abbiamo convertito le immagini in scala di grigi e le abbiamo ridimensionate a 384 × 256 pixel, che si sono ridotti di circa 3,2° in larghezza e 5,8° in altezza dell’angolo visivo. Abbiamo presentato tutte le immagini su uno sfondo grigio“. Si legge nella ricerca.

I partecipanti hanno svolto un compito standard di rilevamento di animali/nessun animale su flussi di presentazione visiva seriale rapida (RSVP). Ogni prova ha coinvolto un flusso di immagini che è stato presentato nella fovea ad una velocità di 12 immagini senza spazi vuoti tra le immagini. Il computer ha scelto le immagini da includere negli stream per ogni prova e tutte le immagini all’interno di una determinata prova erano uniche.

Le prove contenevano zero bersagli (tutti i distrattori), un bersaglio incorporato in un flusso di distrattori o due obiettivi incorporati in un flusso di distrattori a una distanza specificata (prove “Ritardo”). Ciascuna prova è iniziata con un ritardo intertriale che variava in modo casuale tra 200-400 ms, quindi è stata seguita da una croce di fissazione che è apparsa per 300 ms, uno schermo grigio vuoto (300 ms), tra otto e 14 distrattori iniziali, una potenziale immagine target , otto immagini (che nelle prove Lag contenevano una seconda immagine target nella posizione appropriata) e un set finale di sette immagini distrattore aggiuntive.

Dopo ogni flusso, un quadratino ha invitato il partecipante a rispondere manualmente e senza un limite di tempo. Ai partecipanti è stato detto che ogni flusso poteva contenere zero, una o due immagini contenenti uno o più animali e che, dopo aver presentato ogni flusso, dovevano inserire il numero di immagini che contenevano animali che avevano visto sul tastierino numerico premendo 0 , 1 o 2.

Questi risultati non sono solo rilevanti per la nostra comprensione di come, quando e dove possono sorgere limiti da saturazione nelle capacità di elaborazione del cervello, ma hanno anche ramificazioni che spaziano dagli argomenti dalla coscienza all’apprendimento e all’attenzione.