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Contorno fantasma

Un contorno fantasma es un tipo de contorno ilusorio . La mayoría de los contornos ilusorios se observan en imágenes fijas, como el triángulo de Kanizsa y la ilusión de Ehrenste...

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Un contorno fantasma es un tipo de contorno ilusorio . La mayoría de los contornos ilusorios se observan en imágenes fijas, como el triángulo de Kanizsa y la ilusión de Ehrenstein . Sin embargo, un contorno fantasma se percibe en presencia de imágenes en movimiento o parpadeantes con inversión de contraste. [ 1 ] La rápida y continua alternancia entre imágenes adyacentes opuestas, pero correlacionadas, crea la percepción de un contorno que no está físicamente presente en las imágenes fijas. Quaid et al. también han escrito una tesis doctoral sobre la ilusión del contorno fantasma y sus límites espaciotemporales (Universidad de Waterloo) que traza límites y propone mecanismos para su percepción centrados en el área visual MT impulsada por magnocelulares (véase también Quaid et al., 2005 en www.pubmed.com).

Ejemplo

Marcos de contorno fantasma
Cuando estos dos fotogramas parpadean alternativamente, aparece la ilusión de un contorno fantasma horizontal entre los puntos blancos y negros. Imágenes inspiradas en los estímulos del estudio de Rodgers-Ramachandran y Ramachandran de 1998. [ 2 ]

Un ejemplo de esta ilusión consiste en estímulos formados por dos marcos similares, con fondos grises uniformes: en un marco, la mitad superior contiene puntos blancos y la mitad inferior, puntos negros. Un segundo marco contiene lo contrario del primero, en el que los puntos blancos del primer marco se reemplazan por puntos negros y los puntos negros por puntos blancos. La rápida alternancia entre estos dos marcos invierte la polaridad de los puntos, manteniendo sus posiciones estáticas. [ 3 ]

A altas frecuencias temporales (20  Hz), los fotogramas alternos se perciben como una sola imagen sin parpadeo, donde los puntos individuales ya no son visibles, creando simultáneamente la ilusión de un borde definido que divide las mitades superior e inferior de la pantalla. [ 2 ] Este borde percibido es una ilusión de contorno fantasma.

Historia

En 1987, Livingstone y Hubel informaron sobre la percepción de bordes similares al contorno fantasma, observados mediante contrastes de luminancia , cuando analizaron diversos aspectos de la visión y los vincularon a los subsistemas magnocelular y parvocelular . [ 4 ] Sin embargo, la investigación posterior de Vilayanur S. Ramachandran y DS Rogers-Ramachandran ayudó a simplificar y consolidar el concepto de contornos fantasma. [ 5 ] Su investigación también fue la primera en utilizar "bordes de textura" para inducir esta ilusión. [ 2 ] Desde entonces, la investigación de Ramachandran y Rogers-Ramachandran ha dado lugar a varios artículos más sobre el tema, con conclusiones diversas respecto a los mecanismos subyacentes responsables de estas ilusiones, así como consideraciones sobre el posible vínculo de esta ilusión con la dislexia.

Ver Teorías de la dislexia .

vía magnocelular

Una teoría sugiere que el procesamiento de frecuencia temporal en la vía magnocelular , una vía anatómica que se origina en la retina , pasa por el núcleo geniculado lateral y termina en la corteza visual primaria , puede estar conectado con la aparición de esta ilusión (Skottun y Skoyles debatieron este vínculo en 2006 [ 6 ] ). La vía magnocelular es sensible al contraste , al movimiento y también a los bordes intermitentes de negro a blanco. [ 3 ] Livingstone y Hubel estudiaron las células del núcleo geniculado lateral en las capas magnocelular y parvocelular , y encontraron que las respuestas a los contrastes de luminancia eran mucho más fuertes en las células magnocelulares . [ 4 ] Estas células también tenían mejor resolución espacial y temporal . Además, la vía magnocelular se activa más con la visión periférica , en contraste con la vía parvocelular, que se activa más con la visión central. [ 2 ] Rogers-Ramachandran y Ramachandran probaron si esta preferencia por los estímulos periféricos en las células magnocelulares tendría algún efecto en la percepción de contornos fantasma. Como se predijo, los objetos espaciados de forma dispersa, que degradan la percepción de los contornos en la visión central, se percibieron con mayor facilidad cuando los sujetos ajustaron su fijación de 0 a 5 grados de excentricidad. [ 2 ] Esto respalda la idea de que las células magnocelulares son responsables de la percepción de contornos fantasma en tales condiciones. 

Uso clínico

Ramachandran y Rogers-Ramachandran [ 3 ] propusieron que la ilusión del contorno fantasma podría usarse para comprobar si la vía magnocelular de una persona funciona correctamente, así como para analizar el papel y la función del sistema magnocelular en general. La pérdida de la función magnocelular puede encontrarse en las primeras etapas del glaucoma . [ 3 ]

Comprender la conexión entre esta ilusión y el procesamiento de frecuencia temporal podría ayudarnos a entender los mecanismos subyacentes responsables de ciertos tipos de dislexia (dificultades de aprendizaje en la capacidad de lectura). [ 7 ] Se han observado déficits en el procesamiento visual rápido en personas disléxicas y se cree que están vinculados a déficits en la vía magnocelular. [ 8 ] Las sensibilidades diferenciales al procesamiento de frecuencia temporal pueden desempeñar un papel tanto en la percepción de contornos fantasma como en ciertas dificultades de lectura. Sperling et al. [ 9 ] encontraron que los niños con dislexia fonológica (un déficit relacionado con la codificación del significado de los sistemas de sonido del lenguaje) mostraron una capacidad reducida para percibir contornos fantasma y, por lo tanto, pueden estar experimentando un déficit magnocelular. Además, basándose en pruebas rigurosas de las habilidades de lectura de los disléxicos, que se compararon con su incapacidad para procesar contornos fantasma, encontraron una correlación negativa entre este déficit magnocelular y la capacidad de lectura, lo que sugiere un vínculo entre los déficits magnocelulares y el procesamiento ortográfico (almacenamiento de patrones de letras en el sistema de procesamiento visual). [ 9 ] Esto es consistente con la teoría de que algunas personas disléxicas pueden tener déficits en la percepción del movimiento . La hipótesis del déficit pansensorial con respecto a los disléxicos afirma que un déficit en el procesamiento de estímulos que cambian rápidamente puede ser un déficit congénito en el procesamiento magnocelular o similar al magnocelular. [ 9 ]

Variaciones

Imágenes acromáticas frente a imágenes cromáticas

Los niños con dislexia poseen un umbral de frecuencia de parpadeo más bajo en comparación con los no disléxicos cuando las imágenes de contorno fantasma son acromáticas (carecen de color). Sin embargo, cuando se presentan imágenes similares a las imágenes de puntos en blanco y negro mencionadas anteriormente, pero utilizando color equiluminante ( también llamado isoluminante), en el que la luminancia de los colores es la misma pero el tono no lo es, la ilusión desaparece también para los no disléxicos. [ 9 ] Sin embargo, agregar una diferencia de luminancia tan pequeña como el 10% entre los colores reactiva la ilusión. [ 2 ] Este hallazgo sugiere que la vía parvocelular, que es sensible al color, no es responsable de esta ilusión. [ 2 ] [ 9 ] La vía magnocelular, en cambio, se cree que es insensible al color. [ 2 ] Ramachandran y Rogers-Ramachandran compararon el uso de contornos de equiluminancia en estas tareas con el uso de un “bisturí” psicofísico para separar los subsistemas de la vía visual en función de sus roles funcionales. [ 2 ]

Frecuencia espacial frente a frecuencia temporal

Cuando los estímulos utilizados para presentar contornos fantasma consisten en franjas horizontales acromáticas oscuras y claras adyacentes (rejillas de onda cuadrada), se pueden examinar las variaciones en la frecuencia espacial y temporal. Un aumento o disminución en el grosor de la franja ajusta la frecuencia espacial , y la frecuencia temporal se manipula mediante aumentos y disminuciones en la tasa de parpadeo. Los hallazgos muestran que a medida que aumenta la frecuencia espacial, disminuye la sensibilidad a la frecuencia temporal. Por ejemplo, con una frecuencia temporal de 7  Hz, la frecuencia espacial requerida para que los sujetos percibieran el contorno fantasma fue de 8,96 ciclos grado −1 . Los sujetos perdieron la capacidad de detectar la fase temporal cuando la frecuencia temporal fue superior a 7  Hz, lo que indica que dependieron de alguna otra señal para detectar contornos fantasma. Este hallazgo sugiere que el lugar donde se procesan los contornos fantasma a lo largo del sistema visual puede cambiar, dependiendo de la técnica de detección de patrones que se utilice. [ 7 ] Keily et al. Se analizó la duración del estímulo en relación con la presentación de imágenes parpadeantes y no se encontró ninguna mejora en la detección entre 34 y 340  milisegundos, lo que sugiere que los primeros fotogramas parpadeantes son cruciales para la percepción del contorno fantasma. [ 1 ]

Tamaño y número de estímulos

Al analizar las formas generadas por parpadeo, Quaid y Flanagan [ 5 ] observaron que, a medida que aumentaba el tamaño del estímulo, los umbrales de contraste de fase para estos contornos fantasma disminuían. Además, los umbrales disminuían a medida que aumentaba el número de estímulos observados. Los estímulos de gran tamaño combinados con un gran número de estímulos producían los umbrales más bajos de todos.

objetos fantasma

La percepción de contornos fantasma se extiende más allá de un simple borde recto entre dos mitades de un marco. Los investigadores también han empleado formas y letras del alfabeto para representar esta ilusión. [ 1 ] [ 3 ] [ 10 ] La presentación es similar a una placa pseudoisocromática (es decir, una placa de Ishihara ), pero en lugar de detectar daltonismo , esta prueba está destinada a detectar déficits en la vía magnocelular. [ 3 ] La inversión de contraste en altas frecuencias temporales elimina los patrones de puntos que componen el objeto y el fondo, dejando así solo la percepción del borde del objeto para definirlo. [ 1 ] Al igual que con las tareas de borde fantasma, tiempos de exposición más largos a las imágenes parpadeantes no muestran una mejora de la ilusión, lo que indica una vez más que se necesitan muy pocos parpadeos de marco para que la ilusión esté presente. Sin embargo, duraciones de rampa más largas (tiempos de inicio y finalización de la presentación del estímulo) aumentan drásticamente los umbrales para la detección de la ilusión de contorno y finalmente eliminan por completo la ilusión percibida. [ 1 ] De manera similar a las tareas de borde, convertir las imágenes a colores equiluminantes elimina la ilusión de estos bordes de objetos. [ 3 ]

Controversia

Existe un debate sobre si la tasa de parpadeo es la característica definitoria que divide los contornos fantasma de la vía magnocelular y las "características de superficie" de la vía parvocelular . Las características de superficie se definen como la percepción de la fase temporal absoluta de las imágenes parpadeantes, que se hace evidente a frecuencias más bajas (5-7  Hz). [ 6 ] En otras palabras, las características de superficie son visibles cuando podemos ver las imágenes parpadeando de una a otra. Esta percepción ocurre a tasas de parpadeo más bajas. A tasas de parpadeo altas, las imágenes aparecen como una sola imagen. Skottun y Skoyles [ 6 ] encontraron varias posibles lagunas en la teoría de que la percepción de contornos fantasma representa la actividad magnocelular, y la percepción de características de superficie representa la actividad parvocelular. Un argumento es que las altas frecuencias temporales utilizadas para activar la ilusión del contorno fantasma (>15  Hz) no son frecuencias óptimas para las neuronas magnocelulares. Las frecuencias óptimas para las neuronas magnocelulares y parvocelulares son similares entre sí y se encuentran más cerca del rango de 5 a 7  Hz, el rango de frecuencia donde se pueden observar las características de la superficie. [ 6 ] Además, afirman que, debido a una respuesta de sincronización de fase de las neuronas parvocelulares a altas frecuencias temporales, es probable que existan otros mecanismos involucrados en la percepción de las características de la superficie a estas frecuencias temporales más altas.

Skottun y Skoyles también cuestionan si la percepción de contornos fantasma está específicamente relacionada con la luminancia . [ 6 ] Nuestra incapacidad para procesar el color en altas frecuencias temporales puede estar más relacionada con cómo funciona el sistema parvocelular , en lugar de ser una diferencia definitoria entre los sistemas parvo- y magnocelular . Además, suponen que la detección de características de superficie en bajas frecuencias temporales puede deberse al procesamiento más avanzado en el sistema visual, basándose en el hecho de que las neuronas corticales tienen tiempos de integración más largos, en comparación con las neuronas subcorticales que se encuentran en los sistemas magno- y parvocelular. [ 6 ] Quaid y Flanagan recomiendan buscar en la vía dorsal para el procesamiento de contornos ilusorios, afirmando que las formas definidas por el movimiento pueden detectarse, incluso con un déficit magnocelular. [ 5 ] También señalan que la vía dorsal media estímulos de bajo contraste y alta frecuencia temporal, así como el movimiento, lo que la convierte en una candidata viable para procesar esta ilusión.

Al abordar la teoría de que los déficits magnocelulares desempeñan un papel potencial en la dislexia, Skottun y Skoyles [ 6 ] argumentan que podría tratarse más bien de un déficit general de procesamiento temporal, y no solo de un déficit magnocelular. Afirman que la incapacidad de los niños disléxicos para procesar estímulos que cambian rápidamente o ocurren brevemente podría no estar relacionada con el sistema magnocelular. En última instancia, concluyen que se necesita más investigación para respaldar la teoría de que los contornos fantasma y las características de la superficie son causados ​​por los sistemas magnocelular y parvocelular, respectivamente, y, por lo tanto, sería prudente no limitar la investigación de los contornos fantasma y las características de la superficie exclusivamente al análisis de cómo funcionan los sistemas magnocelular y parvocelular. [ 6 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 Kiely, PM, Crewther, SG y Crewther, DP (2007). El reconocimiento del umbral de objetos de contorno fantasma requiere velocidad de contraste. Perception & Psychophysics, 69, 1035-1039.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Rogers-Ramachandran, DC, & Ramachandran, VS (1998). Evidencia psicofísica de sistemas de límites y superficies en la visión humana. Vision Research, 38, 71-77.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 Ramachandran, VS, & Rogers-Ramachandran, DC (1991). Contornos fantasma: Una nueva clase de patrones visuales que activan selectivamente la vía magnocelular en el ser humano. Bulletin of the Psychonomic Society, 29, 391-394
  4. 1 2 Livingstone, MS, & Hubel, DH (1987). Evidencia psicofísica de canales separados para la percepción de forma, color, movimiento y profundidad. The Journal of Neuroscience, 7, 3416-3468.
  5. 1 2 3 Quaid, PT, & Flanagan, JG (2005). Definiendo los límites de la forma definida por parpadeo: Efecto del tamaño del estímulo, la excentricidad y el número de puntos aleatorios. Vision Research, 45, 1075-1084.
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 Skottun, BC, & Skoyles, JR (2006). El uso de contornos fantasma para aislar respuestas magnocelulares y parvocelulares. International Journal of Neuroscience, 116, 315-320.
  7. 1 2 Taubert, J., & Chekaluk, E. (2008). El efecto de la frecuencia temporal y espacial en la detección de contornos fantasma.
  8. ↑ Livingstone, MS, Rosen, GD, Drislane FW, Galaburda, AM (1991). Evidencia fisiológica y anatómica de un defecto magnocelular en la dislexia del desarrollo . Neurobiology, 88, 7943-7947.
  9. 1 2 3 4 5 Sperling, AJ, Lu, ZL, & Manis, FR, Seidenberg, MS (2003). Déficits magnocelulares selectivos en la dislexia: un estudio de “contorno fantasma”. Neuropsychologia, 41, 1422-1429.
  10. ↑ Sperling, AJ, Lu, ZL, & Manis, FR, Seidenberg, MS (2006). Déficits in achromatic ghost contour perception in poor readers. Neuropsychologia, 44, 1900-1908.