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Teorie sulla percezione

Sarah Menini

La percezione, intesa come elaborazione cognitiva di un’informazione sensoriale proveniente dall’esterno, avviene attraverso una serie di processi impliciti e automatici.

La prima tappa di questi processi di elaborazione ha sede negli organi di senso, essi sono responsabili della ricezione e traduzione dell’energia in un segnale nervoso che viene poi elaborato da altre aree del cervello.

I vari sistemi sensoriali sono specializzati per registrare solo un particolare tipo di stimoli (per esempio il sistema uditivo percepisce le onde sonore) e, tra questi, solo una ristretta gamma (l’uomo non percepisce gli ultrasuoni). Una volta “catturate” dai recettori degli organi di senso, le informazioni raggiungono la corteccia cerebrale, dove si attivano i neuroni sensibili alle varie caratteristiche fisiche e cognitive degli stimoli. Solo a questo punto si può parlare più propriamente di percezione perché gli stimoli cominciano ad acquisire un significato per il soggetto.

Quando guardiamo un oggetto, di solito, abbiamo l’impressione di coglierne simultaneamente tutti gli attribuiti anche se in realtà esistono sistemi separati specializzati per l’elaborazione di ciascuna caratteristica dello stimolo visivo (colore, forma, profondità e movimento). Tali sistemi funzionano in parallelo e solo la successiva integrazione delle varie informazioni permette la percezione dell’oggetto.

La luce entra nell’occhio attraverso la cornea, la sua quantità è regolata dalla contrazione e dalla dilatazione della pupilla. Il cristallino consente di focalizzare la luce sulla retina, che consiste in una membrana a tre strati:

il primo strato contiene i fotorecettori: coni e bastoncelli;

il secondo contiene cellule bipolari in connessione coi fotorecettori;

il terzo strato è composto da cellule gangliari che vanno a formare il nervo ottico. Il nervo ottico decorre poi all’interno della scatola cranica fino a raggiungere le aree visive della corteccia.

Coni e bastoncelli trasformano le radiazioni in percezioni visive attraverso le trasformazioni chimiche di una sostanza che “sbianca” quando è esposta alla luce. I due tipi di fotorecettori producono sostanze differenti: i coni, stimolati dalle radiazioni elettromagnetiche, producono iodopsina e sono responsabili della visione diurna, della percezione dei colori, dei dettagli e della nitidezza dei contrasti; i bastoncelli, più sensibili alla luce, producono rodopsina e offrono all’apparato la possibilità di elaborare informazioni anche in condizioni di scarsa illuminazione (Campbell, 1995).

I coni sono presenti soprattutto nella fovea, dove i bastoncelli sono, invece, assenti. Di notte, quindi, si percepiscono meglio gli stimoli luminosi che proiettano alla periferia della fovea, dove, appunto, è massima la concentrazione dei bastoncelli. Il fatto che l’acuità visiva sia massima nella fovea dipende anche dal fatto che tra i coni, a differenza che tra i bastoncelli, non c’è convergenza. La convergenza consiste nella confluenza dell’attività neurale sulle stesse vie. In altre parole, diversi fotorecettori fanno convergere le informazioni sulla stessa cellula gangliare. Questo meccanismo ha il vantaggio di rendere la cellula gangliare molto sensibile perché attivata da ciascuna delle cellule afferenti, ma anche dalla loro combinazione. Tuttavia ciò implica anche che sia persa una parte dell’informazione spaziale, perché la cellula gangliare attivata non può stabilire da quale cellula afferente proviene la stimolazione (Tessier Lavigne, 1994).

Come si è detto i coni permettono la visione dei colori.

Il colore non è una caratteristica degli oggetti, ma il complesso risultato dell’effetto che la luce ha sul nostro apparato percettivo. La percezione che noi abbiamo dei colori dipende da tre dimensioni: tonalità, chiarezza e saturazione.

la tonalità si riferisce al nome che diamo ai colori ed è data dalla lunghezza d’onda della luce;

la chiarezza fa riferimento all’intensità del colore;

la saturazione, infine, è la purezza del colore, riconducibile alla predominanza di una sola lunghezza d’onda nello stimolo.

L’uomo è in grado di percepire solo le onde la cui lunghezza è compresa tra i 380 e i 780 nm, dove alle lunghezze inferiori corrisponde la gamma dei blu, a quelle intermedie la gamma dei verdi e per finire quella dei rossi corrisponde alle lunghezze d’onda maggiori.

La maggior parte dei colori che vediamo ogni giorno è data da una mescolanza di onde a diversa lunghezza.

Newton nel 1666 notò che la luce, pur apparendoci bianca, in realtà è costituita dalla somma di più raggi ciascuno con una lunghezza d’onda differente; da allora è noto che ogni colore visibile all’occhio umano può essere il frutto di un’unica radiazione monocromatica (ad esempio, un’onda di 380 nm che genera la visione del blu), oppure del combinarsi di due o più onde diverse, in questo caso l’occhio non è più in grado di distinguere le varie componenti del colore che percepisce (ad esempio se una radiazione rossa e una verde colpiscono contemporaneamente l’occhio il soggetto vedrà il colore giallo e non si avrà alcuna percezione delle onde che lo compongono).

Joung (1802) ipotizza l’esistenza di tre tipi di coni ognuno in grado di percepire uno dei colori primari; la sua tesi, rielaborata poi da Helmholtz (1911), è denominata teoria tricromatica di Young-Helmoltz ed è stata confermata da numerosi studi sperimentali. Questa teoria spiega, per esempio, la percezione del colore giallo come dovuta alla stimolazione contemporanea dei recettori sensibili al rosso e di quelli sensibili al verde, la luce bianca invece si ottiene stimolando nello stesso modo tutti e tre i recettori. Questa teoria però non riesce a spiegare tre ordini di fenomeni:

il fatto che in alcune combinazioni i colori tendano a cancellarsi l’un l’altro in modo tale che, per esempio, non sia mai possibile percepire il verde-rossastro mentre esiste la percezione del rosso-bluastro. Inoltre, la mescolanza di rosso e verde produce una luce gialla in cui, come si è detto precedentemente, si perdono le tracce sia del rosso sia del verde, lo stesso accade per giallo e blu che mescolati danno un bianco puro;

il contrasto cromatico simultaneo per cui un oggetto grigio visto su fondo rosso acquisisce una sfumatura verde;

la costanza dei colori, fenomeno per cui un oggetto rosso continua ad apparirci rosso nonostante le variazioni di illuminazione.

Proprio nel tentativo di trovare una spiegazione a questi fenomeni Hering (1964) propone la teoria dell’opponenza cromatica. Questa teoria ipotizza che esistano tre coppie di colori antagonisti: rosso-verde, blu-giallo, bianco-nero, tali coppie si distribuiscono nella retina in tre canali ad opponenza cromatica. In pratica esisterebbe, ad un livello di elaborazione successivo rispetto a quello dei coni, un canale specializzato per la percezione del giallo e alternativamente del blu, cosicché quando è percepito il colore giallo la percezione del blu è inibita. Lo stesso varrebbe per il canale sensibile alla coppia rosso-verde. Mentre, per quanto riguarda il canale bianco-nero, esso si comporterebbe secondo il principio dell’antagonismo cromatico, quanto piuttosto la sua attivazione dipenderebbe dall’intensità della stimolazione dei tre tipi di coni contemporaneamente. Queste cellule ad opponenza cromatica semplice sono anche denominate concentriche poiché la loro organizzazione antagonista è del tipo centro-periferia: una cellula centro-rosso/sfondo-verde risponde in maniera maggiore ad una luce rossa mentre quella centro-verde/sfondo-rosso risponde massimamente alla luce verde. Le informazioni provenienti dai coni sensibili al colore blu sono trasmesse, invece, ad un diverso tipo di cellule dette cellule coestensive ad opponenza semplice. Queste cellule hanno campi recettivi uniformi in cui le informazioni che afferiscono tramite i coni blu vengono antagonizzate da quelle dei coni rossi e verdi che agiscono simultaneamente.

Questa teoria spiega bene il primo punto, quello concernente l’esistenza di coppie di colori auoescludentisi, ma non dà chiarimenti sugli altri due fenomeni.

Le ricerche di Daw (1968) ci aiutano a spiegare il fenomeno del contrasto cromatico simultaneo. Questo autore osserva l’esistenza di cellule ad opponenza cromatica doppia sulle cellule gangliari retiniche del pesce rosso, tali cellule sono state poi osservate da altri autori anche nella corteccia visiva dei primati (Michael, 1978). In pratica, nella corteccia visiva le afferenze provenienti dalle cellule ad opponenza cromatica semplice si combinano in cellule ad opponenza cromatica doppia. Anche queste cellule sono organizzate in modo che ci sia antagonismo tra centro e periferia, ma ciò che le distingue dalle cellule ad opponenza semplice è il fatto che ogni cellula è attiva sia al centro che alla periferia svolgendo però funzioni differenti. Per esempio, in alcune cellule ad opponenza doppia le afferenze provenienti dai coni sensibili al verde eccitano il centro e inibiscono la periferia, mentre le afferenze provenienti dai coni sensibili al rosso svolgono la funzione opposta. Quindi esistono due tipi di cellule ad opponenza doppia per ogni coppia di colori, rosso-verde e giallo-blu. Si spiga così il fenomeno del contrasto tra i colori. Nelle varie porzioni del campo recettivo si crea un antagonismo tra singole coppie di coni con selettività spettrale differente. Inoltre, il fenomeno del contrasto cromatico simultaneo si ottiene poiché una cellula ad opponenza doppia che, per esempio, viene stimolata dal verde e inibita dal rosso al centro risponde nello stesso modo sia alla luce rossa indirizzata al centro del campo recettivo, sia alla luce verde indirizzata alla sua periferia. In questo modo un cerchio grigio su fondo rosso ci appare come un cerchio con una sfumatura verde.

Questa teoria riesce a spiegare anche il fenomeno della costanza del colore. Un aumento della quota della radiazione luminosa con lunghezza d’onda elevata ha un modesto effetto su questo tipo di cellule, infatti, l’aumento risulta il medesimo sia per il centro sia per la periferia del campo recettivo compensando così le variazioni d’illuminazione dell’ambiente.

Finora ci si è occupati della ricezione e della traduzione dell’energia da parte del sistema visivo, ma, per poter parlare di percezione, le informazioni raccolte dagli organi sensoriali devono essere organizzate e interpretate.

Sono state proposte diverse teorie allo scopo di spiegare come avvenga il riconoscimento di configurazioni caratteristiche.

La teoria delle sagome postula che l’informazione stimolo sia confrontata direttamente con copie in miniatura immagazzinate nel sistema di memoria. Questo principio risulta però antieconomico, infatti, per poter percepire tutti gli stimoli cui siamo esposti continuamente, dovremmo possedere infinite sagome. Inoltre non si spiega come le configurazioni possano venir percepite nonostante il cambiamento di dimensioni, colore e orientamento.

La teoria dei prototipi (Rosch, 1978) modifica queste ipotesi e afferma che ogni stimolo fa parte di una classe di altri stimoli con i quali condivide le caratteristiche definenti quella classe. Secondo questa teoria il riconoscimento delle configurazioni si basa sul confronto con prototipi, vale a dire forme astratte che rappresentano gli elementi più rappresentativi della classe di stimoli cui la configurazione appartiene.

La teoria dell’analisi delle caratteristiche ipotizza che ogni pattern complesso sia composto di elementi più semplici o di caratteristiche. La rappresentazione memorizzata d’ogni caratteristica non consiste, però, in una copia della realtà ma in un derivato della media degli esempi già incontrati. Quindi, s’ipotizza che il processo di percezione inizi con l’estrapolazione delle caratteristiche dallo stimolo e prosegua con la combinazione delle varie caratteristiche in unità complesse che sono poi confrontate con quelle presenti nella memoria a lungo termine.

Un buon esempio di questo tipo di modello di percezione riguarda l’elaborazione del linguaggio ed è dato dagli studi sul riconoscimento visivo delle parole di Johnston e McClelland (1980). Essi propongono un modello di riconoscimento delle parole che si compone di quattro stadi successivi:

al primo stadio avviene la pre-elaborazione della posizione di ciascuna lettera, in modo che la parola sia codificata come una serie di macchie;

successivamente sono individuate le caratteristiche di ciascuna “macchia”;

al terzo stadio avviene l’individuazione astratta della lettera, infatti, per ogni lettera dell’alfabeto esiste uno specifico rivelatore di lettera, tale identificatore serve per riconoscere la lettera a prescindere dallo stile con cui è scritta;

all’ultimo stadio si ha la scoperta della parola astratta, ogni rivelatore di lettera è collegato al rivelatore di parola da connessioni che possono essere eccitatorie o inibitorie; l’inibizione è decisiva, infatti, basta un solo stimolo inibitorio per far sì che un determinato rivelatore di parola non sia attivato.

Gli psicologi della Gestalt (Wertheimer, Koffka, Kholer) hanno studiato l’importanza dell’organizzazione percettiva, giungendo ad affermare che la percezione è un processo olistico in cui il tutto è più della somma dei singoli elementi.

Wertheimer (1958) identifica delle “leggi di raggruppamento”, che sono regole di organizzazione percettiva valide a condizione che le altre caratteristiche siano uguali: due o più elementi, a parità di tutte le alte caratteristiche, sono percepiti come un unico raggruppamento se sono legati per il fattore specificato.

Alcuni tra i più importanti principi gestaltici di raggruppamento sono:

vicinanza: elementi molto vicini tra loro vengono percepiti come un unico raggruppamento;

somiglianza: a parità di altre caratteristiche, gli elementi più simili si raggruppano insieme;

chiusura: le linee delimitanti una superficie chiusa si percepiscono come unità più probabilmente di quelle che non si chiudono;

destino comune: sono percepiti come appartenenti alla medesima configurazione gli elementi che si muovono nella stessa direzione;

simmetria: gli stimoli tra loro simmetrici sono raggruppati insieme;

continuità di direzione: a parità delle altre condizioni s'impone l’unità percettiva il cui margine offre il minor numero di cambiamenti ed interruzioni;

buona forma: con la legge della buona forma risultano unità percettive le strutture equilibrate, armoniche, costituite secondo il principio della regolarità;

esperienza passata: infine il raggruppamento avviene anche in funzione delle nostre esperienze passate in modo che viene favorita la costituzione di oggetti con i quali abbiamo familiarità, che abbiamo già visto piuttosto che di forme sconosciute.

Inoltre, secondo Rubin (1921) l'organizzarsi della situazione in un insieme figura-sfondo obbedisce a determinate condizioni in base alle quali è possibile prevedere quale zona del campo acquisterà il ruolo di figura rispetto ad altre zone. Tra le più importanti di tali condizioni ci sono la grandezza relativa delle parti (si percepisce come figura l’area più piccola), i loro rapporti topologici e la tipologia dei loro margini.