Efectos de inclinación visual

Debido al efecto de un contexto espacial o temporal, la orientación percibida de una línea de prueba o un patrón de rejilla puede aparecer inclinada con respecto a su orientación física. La ilusión de inclinación (IT) ^{[ 1 ]} es el fenómeno por el cual la orientación percibida de una línea de prueba o rejilla se ve alterada por la presencia de líneas o rejillas circundantes con una orientación diferente (contexto espacial; véase la figura 1). Y el efecto posterior de inclinación (ETA) ^{[ 1 ]} es el fenómeno por el cual la orientación percibida cambia después de una inspección prolongada de otra línea o rejilla orientada (contexto temporal; véase la figura 2).

Se ha informado que la magnitud y la dirección del cambio de orientación percibido dependen de la orientación relativa entre los estímulos de prueba y contextuales (véase la Fig. 3). Los experimentos psicofísicos han demostrado que las orientaciones relativas entre 0  ° y aproximadamente 50  ° producen efectos de repulsión (la línea de prueba o rejilla tiende a girar alejándose del estímulo contextual), lo que se conoce como la forma directa del efecto de inclinación; pero las orientaciones relativas mayores, hasta 90  °, producen efectos de atracción (la línea de prueba o rejilla tiende a girar hacia el estímulo contextual), lo que se conoce como la forma indirecta del efecto de inclinación. Se ha observado repetidamente que los efectos indirectos son menores que los efectos directos. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} El pico de repulsión es de aproximadamente 3  grados generalmente cuando la orientación relativa entre los estímulos de prueba y contextuales es de alrededor de 20  grados; y el pico de atracción suele ser de un máximo de 0,5  grados cuando la orientación relativa es de alrededor de 70  grados (véase la Fig. 3).

Estos efectos fueron estudiados por primera vez por Gibson en 1937. La visión del sujeto se restringió de modo que pudiera ver una línea negra (la línea de prueba) que bisecaba un campo circular blanco, y podía sujetar los bordes de un disco para rotar la línea alrededor de su punto medio. Un experimentador se sentaba detrás del disco para colocar los estímulos y registrar la posición ajustada de la línea por el sujeto. Durante el experimento del efecto posterior de inclinación, ^{[ 1 ]} se le pidió al sujeto que mirara una línea orientada durante cuatro minutos y luego que ajustara otra línea a una posición que pareciera vertical. En el experimento de ilusión de inclinación simultánea, ^{[ 1 ]} se introdujo una rejilla inclinada en el campo circular del sujeto, y se suponía que el sujeto colocaría la línea ajustable en vertical antes y después de que la rejilla inclinada se hubiera superpuesto a ella. Ambos experimentos mostraron que la posición que parecía seguir la vertical percibida por el sujeto estaba ligeramente desviada de la vertical objetiva, y los cambios de orientación percibidos dependían de la orientación relativa entre la línea de prueba y la línea adaptada o la línea inducida simultáneamente.

Se han probado los efectos de inclinación con diversos parámetros de estímulo, como la frecuencia espacial , el color, la luminancia y las diferencias de contraste entre la rejilla de prueba y la rejilla contextual, así como la profundidad de disparidad o la separación temporal entre ellas. También se han estudiado la presentación dicóptica , los estímulos contextuales de imágenes "invisibles" y naturales.

Se ha demostrado que tanto el TAE ^{[ 4 ]} como el TI ^{[ 5 ] son ​​específicos de la frecuencia espacial, ya que ambos efectos (TI y TAE) de la forma directa (repulsión) se reducen considerablemente si la rejilla de prueba y la contextual difieren en frecuencia espacial. Wenderoth y Johnstone (1988) [ 6 ]} sugirieron además que la separación entre los estímulos contextuales y de prueba, ya sea por la diferencia espacial o por la diferencia de frecuencia espacial, reduce la magnitud de la ilusión de inclinación directa, pero no la indirecta. También demostraron que reducir el diámetro del estímulo contextual disminuye el efecto directo, pero los efectos indirectos permanecen relativamente constantes.

Según el artículo de Durant de 2006, ^{[ 7 ]} en forma directa de efectos de inclinación, la mayor ilusión se produce cuando el estímulo de prueba y el contexto circundante se presentan simultáneamente; la brecha espacial, el contraste relativo y las señales de profundidad dan como resultado una TI reducida. Los experimentos también muestran que tanto la TI como el TAE se producen para estímulos contextuales y de prueba que difieren en color y luminancia. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

Cuando la línea de prueba se presenta en un ojo y el contexto en el otro ( presentación dicóptica ), la magnitud de la ilusión de inclinación se reduce, ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} lo que sugiere que al menos parte del efecto se debe a células monoculares. ^{[ 14 ]} Y se observó muy recientemente un efecto de inclinación invertido: una forma directa (repulsión) de TI bajo presentación monocular se vuelve indirecta (atracción) para estimulación dicóptica, cuando la línea de prueba vertical se inclina 20  grados. ^{[ 15 ]}

Otro experimento interesante fue realizado por Clifford y Harris (2005), ^{[ 16 ]} en el que el entorno contextual fue seguido inmediatamente por una máscara de ruido aleatorio que cubría el entorno pero no el centro, de modo que el entorno contextual no se percibiera conscientemente. Se descubrió que una rejilla contextual orientada puede afectar la orientación percibida de la rejilla de prueba incluso sin que se tenga conciencia de este contexto.

Además, la ilusión se mantiene cuando las texturas contextuales tienen una amplia gama de orientaciones (por ejemplo, imágenes naturales), incluso aquellas sin una orientación claramente perceptible; ^{[ 17 ]} otras características orientadas, incluidos contornos ilusorios , una elipse, un punto en movimiento y una fila de puntos o líneas, ^{[ 13 ]} también pueden inducir una robusta ilusión de inclinación.

Una hipótesis propuesta por Blakemore et al. (1971) ^{[ 18 ]} sugirió que tanto el TAE como el TI eran causados ​​por la inhibición lateral entre los detectores de orientación corticales. Los detectores de orientación favorecen de manera uniforme las diferentes orientaciones, pero la presencia de contexto podría manipular las respuestas de estos detectores, lo que resultaría en sesgos de detección. Esta hipótesis ha sido probada y desarrollada.

Gibson y Radner (1937) ^{[ 1 ]} sugirieron que el TAE ocurre porque la inspección prolongada de un estímulo contextual inclinado da como resultado la adaptación al eje vertical u horizontal más cercano del espacio; por lo tanto, un estímulo de prueba vertical subsiguiente se inclinaría alejándose del eje vertical u horizontal (similar a la idea de la imagen residual de color o movimiento ). Sin embargo, esta teoría de adaptación predice un TAE simétrico con orientaciones relativas entre 0 y 45  grados y una separación de 45 a 90  grados, lo cual es inconsistente con los datos psicofísicos  : el cruce por cero ocurre más cerca de 50 o 55  grados que de 45  grados.

Kohler y Wallach (1944) ^{[ 19 ]} propusieron una teoría de "saciedad cortical" para explicar los efectos posteriores. Según esta teoría, las neuronas corticales sintonizadas a orientaciones entre los estímulos de prueba y contextuales normalmente se excitarían con cualquiera de los estímulos por separado. Sin embargo, se inhibirían cuando se presentan ambos estímulos, lo que resultaría en un desplazamiento de los picos de excitación. Al introducir la desinhibición de ángulo grande, ^{[ 3 ] [ 20 ]} esta teoría también podría usarse para explicar los efectos indirectos de inclinación.

Alrededor de la década de 1970, esta teoría fue desarrollada en la teoría de la inhibición lateral por Blakemore et al. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Al igual que en la corteza visual del gato o el mono, ^{[ 23 ] [ 24 ]} también hay detectores de orientación en el cerebro humano. Cualquier detector de orientación en la corteza visual humana es excitado por un rango relativamente estrecho de orientaciones (orientaciones preferidas) y es inhibido por una banda mucho más amplia. Se esperaría que la presentación de una sola línea produjera una distribución de actividad entre la población de detectores de orientación que favorece la orientación estimulada (sintonización de orientación). El contexto generaría otra distribución a favor de la orientación contextual. Al simplemente sumar estas dos distribuciones, los picos de actividad en esta distribución compuesta se desplazan ligeramente con respecto a los picos individuales producidos por las líneas individuales. Por lo tanto, cuando dos líneas forman un ángulo agudo deberían parecer desplazadas una respecto a la otra en orientación (repulsión). Se ha demostrado experimentalmente que los cambios medidos en la actividad de dichos detectores de orientación en el cerebro se correlacionan estrechamente con el cambio medido en la orientación percibida. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

Además, se utilizan modelos mecanicistas de ajuste de orientación para evaluar la base neuronal de los hallazgos experimentales sobre los efectos de inclinación. ^{[ 27 ]} Los cambios en las curvas de ajuste desplazarían la respuesta de la población, lo que resultaría en sesgos de inclinación. Los estímulos contextuales pueden posiblemente cambiar las tasas de disparo neuronal , los anchos de ajuste y las orientaciones preferidas, lo que depende de la relación entre la orientación de los estímulos contextuales y la orientación preferida de las neuronas.

Schwartz et al. (2009) ^{[ 28 ]} propusieron que las estadísticas de escenas naturales también podrían afectar cambios en las curvas de ajuste de orientación con la presencia de contexto. La coordinación entre el entorno y el centro a través de los límites de segmentación se reduce considerablemente, ^{[ 29 ]} y nuestro sistema visual aprovecha esta característica de las estadísticas naturales: una mayor evidencia de información de segmentación lleva al sistema visual a desacoplar la coordinación entre el centro y el entorno. ^{[ 30 ] [ 31 ]} En su modelo, se introduce una probabilidad de segmentación entre el centro de prueba y el contexto para controlar la cantidad de modulación contextual. Y demostraron que este modelo predice tanto las formas directas como indirectas en la ilusión de inclinación.

El efecto del contexto en la inclinación también puede detectarse midiendo cómo las respuestas electrofisiológicas de neuronas individuales o poblacionales a los estímulos de prueba cambian por el contexto. Los resultados electrofisiológicos indican que los estímulos contextuales podrían suprimir ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} o aumentar ^{[ 32 ] [ 37 ] [ 38 ]} las tasas de disparo neuronal , causar un ensanchamiento o agudeza de los anchos de sintonización de orientación, ^{[ 39 ]} y cambios en la orientación preferida. ^{[ 35 ] [ 40 ]} También se ha demostrado que las respuestas de las neuronas poblacionales (al sumar las respuestas individuales) cambian por el contexto. ^{[ 36 ]}

Fang et al. (2005) ^{[ 41 ]} proporcionaron evidencia de fMRI sobre el efecto posterior de inclinación: después de una adaptación a largo plazo a una rejilla orientada, la respuesta de fMRI en las áreas V1, V2, V3/VP, V3A y V4 humanas a una rejilla de prueba fue proporcional a la orientación relativa entre la rejilla adaptada y la rejilla de prueba.

La ilusión de inclinación simultánea se genera debido al contexto espacial, y el efecto posterior de inclinación se debe al contexto temporal; sin embargo, los datos experimentales muestran muchas similitudes entre ellos. Schwartz et al. (2007) ^{[ 27 ]} revisaron los paralelismos psicofísicos y electrofisiológicos entre la TI y el TAE, que probablemente revelan una funcionalidad común entre el contexto espacial y temporal. Se ha demostrado que cuando se emparejaron un efecto posterior y una ilusión simultánea de sesgos opuestos (primero adaptándose a una línea orientada en el sentido de las agujas del reloj y luego presentando la línea de prueba vertical con una línea inductora en sentido contrario a las agujas del reloj), los dos efectos se sumaron linealmente, ^{[ 42 ]} lo que también sugiere un mecanismo común de TAE y TI.

Se ha sugerido que esta similitud entre el efecto espacial y temporal podría explicarse por las estadísticas de escenas naturales, en las que el contexto espacial y temporal siempre comparten características, ya que los objetos suelen ser suaves y cambian lentamente. Nuestro sistema visual adapta estas características estadísticas para codificar la información de manera eficiente. ^{[ 27 ]} Sin embargo, no siempre existe un análogo temporal claro para las características espaciales. Por ejemplo, las características espaciales desempeñan un papel clave en la vinculación de señales a través del espacio para inferir límites, mientras que las señales temporales pueden no tener el mismo papel.

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