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giovedì 13 febbraio 2014

Illusione Ottica


Un esempio classico di illusione di irradiazione:
 un quadrato nero su sfondo bianco sembra più piccolo dello stesso quadrato bianco su sfondo nero (Wikimedia Commons)

I meccanismi percettivi alla base dell'illusione ottica per cui un oggetto, a parità di dimensioni, appare come più grande quando è chiaro su fondo scuro, rispetto a quando è di colore scuro su fondo chiaro, sono stati svelati dal neuroscienziato Jens Kremkow e colleghi della State University of New York, che firmano un articolo sui “Proceedings of the National Academy of Science”.

All'origine di questo inganno dei sensi, scoperto da Galileo Galilei osservando i pianeti, vi sarebbe una differenza tra i differenti canali neuronali che dalla retina afferiscono al talamo e sono responsabili della percezione degli stimoli luminosi e quelli deputati invece alla percezione degli stimoli non luminosi. Il risultato spiega così in modo esauriente una serie di fenomeni importanti anche nella nostra vita quotidiana, perché influenzano per esempio la percezione dei visi quando sono solo parzialmente illuminati, o la lettura di un testo scritto con caratteri neri su fondo bianco, o viceversa con caratteri bianchi su fondo scuro.

Il telescopio di Galileo Galilei, presso il Museo di storia della scienza a Firenze (© Gustavo Tomsich/Corbis) La prima notizia storica di quella che viene definita I meccanismi percettivi alla base dell'illusione ottica per cui un oggetto, a parità di dimensioni, appare come più grande quando è chiaro su fondo scuro, rispetto a quando è di colore scuro su fondo chiaro, sono stati svelati dal neuroscienziato Jens Kremkow e colleghi della State University of New York, che firmano un articolo sui “Proceedings of the National Academy of Science”. All'origine di questo inganno dei sensi, scoperto da Galileo Galilei osservando i pianeti, vi sarebbe una differenza tra i differenti canali neuronali che dalla retina afferiscono al talamo e sono responsabili della percezione degli stimoli luminosi e quelli deputati invece alla percezione degli stimoli non luminosi. Il risultato spiega così in modo esauriente una serie di fenomeni importanti anche nella nostra vita quotidiana, perché influenzano per esempio la percezione dei visi quando sono solo parzialmente illuminati, o la lettura di un testo scritto con caratteri neri su fondo bianco, o viceversa con caratteri bianchi su fondo scuro.

Bianco su nero: scoperto il segreto dell'illusione ottica di Galileo Il telescopio di Galileo Galilei, presso il Museo di storia della scienza a Firenze (© Gustavo Tomsich/Corbis) La prima notizia storica di quella che viene definita "illusione di irradiazione" si trova nel Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, del 1632, in cui Galileo riferisce di aver constatato nel corso delle sue osservazioni astronomiche che “i corpi splendenti di luce piú vivace si irraggiano assai piú che quelli che sono di luce piú languida”.

L'effetto è eclatante se si osserva il cielo notturno a occhio nudo: per la sua luminosità, Venere appare molto più grande di Giove. Le proporzioni ritornano tuttavia quelle reali se si osserva la stessa scena col telescopio. Scrive ancora Galileo: "Io ho piú volte veduto Giove e Venere insieme, lontani dal Sole 25 o 30 gradi, ed essendo l'aria assai imbrunita, Venere pareva bene 8 ed anco 10 volte maggior di Giove, mentre però si riguardavono con l'occhio libero; ma guardati poi co 'l telescopio, il disco di Giove si scorgeva veramente maggior quattro e piú volte di quel di Venere, ma la vivacità dello splendor di Venere era incomparabilmente maggiore della luce languidissima di Giove".

Galileo capisce che si tratta di un'illusione ottica, anche se non ne comprende il funzionamento: “In questo ci ha gran parte l'impedimento del nostro occhio stesso, dal quale gli oggetti risplendenti e lontani non ci vengono rappresentati semplici e schietti; ma ce gli porge inghirlandati di raggi avventizii e stranieri, così lunghi e folti, che il lor nudo corpicello ci si mostra ingrandito”.

 Sulla questione ritornò due secoli e mezzo più tardi Hermann von Helmholtz, nella sua Ottica fisiologica, osservando che quando un oggetto che aumenta la sua luminosità, per esempio nel caso di una fenditura retroilluminata, la Sulla questione ritornò due secoli e mezzo più tardi Hermann von Helmholtz, nella sua Ottica fisiologica, osservando che quando un oggetto che aumenta la sua luminosità, per esempio nel caso di una fenditura retroilluminata, la "sensazione” non aumenta in misura proporzionale, ma molto di più; cioè non segue una legge di linearità.

Nel loro studio, Kremkow e colleghi considerano i due canali neuronali separati che dalla retina arrivano al talamo, noti come ON e OFF perché sono attivati, rispettivamente, dalla luce e dalla mancanza di luce. I ricercatori hanno dimostrato che i neuroni OFF, incrementano la loro risposta in modo lineare con il diminuire della luminosità dell'oggetto, indipendentemente dalla luminosità dello sfondo. Per contro, i neuroni ON saturano la loro risposta con lievi incrementi della luminosità e riproducono la linearità dei neuroni OFF solo quando sono presenti sfondi di colore chiaro.

Ciò dimostra, secondo gli autori, che l'illusione d'irradiazione si può spiegare sulla base del fatto che esiste una differenza fondamentale nel tipo di risposta tra neuroni ON e neuroni OFF, che complessivamente determina una "sovra-rappresentazione" delle risposte OFF nella corteccia cerebrale.




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