percezione temporale

Percezione temporale

Facoltà di PsicologiaUniversità degli Studi di Firenze

Aprile 2006

L’ illusione del Flash-Lag Effect

Percezione Temporale 2006

Indagare la percezione temporale

Evento 1 Evento 2 Evento 3 Evento 4

Linea del tempo “reale”

Linea del tempo “percepita”

Perc.Evento 1 Perc.Evento 2 Perc.Evento 4 Perc.Evento 3

Illusione temporale


• Che cosa è il Flash-Lag Effect (FLE)?

Il FLE è una illusione per cui un breve stimolo statico come un flash, presentato spazialmente allineato a uno stimolo in movimento, viene sistematicamente percepito apparire dietro quest’ultimo (Metzger 1932; Mateeff and Hohnsbein 1988; Nijhawan 1994; Krekelberg and Lappe 2001)

L’illusione del Flash-Lag Effect



Una prima possibile spiegazione del FLE:

L’estrapolazione del moto

Motion extrapolation in catching

Romi Nijhawan

Nature Vol 370 28 July 1994


L’illusione del Flash-Lag EffectDai risultati di Nijhawan si evinceva anche che all’aumentare della velocità (angolare) di rotazione delle barre aumentava anche la dislocazione spaziale percepita



Secondo Nijhawan poiché il moto delle barre costantemente visibili era assolutamente predicibile al contrario della posizione delle barre presentate stroboscopicamente, il sistema percettivo farebbe una stima di estrapolazione di questo tipo: la posizione al tempo T sarà uguale a quella che sarebbe a T+ Tau ms (considerando che nell’esperimento la velocità angolare di rotazione rimaneva sempre costante)



Se questa teoria è vera, la grandezza dell’estrapolazione ( giustificata con la necessità di compensare per le latenze neurali) dovrebbe essere di grandezza paragonabile alle suddette latenze neurali da compensare!

Questo è infatti proprio quello che qui si verifica attraverso la media dei risultati (dislocazione spaziale angolare/ velocità angolare) che rende un valore di circa 82 ms molto vicino a quei 100 ms che molte volte sono stati indicati come fattore dovuto alle latenze neurali



Le conclusioni di Nijhawan sono insomma che il sistema percettivo visivo compenserebbe per le latenze neurali in uno dei primi stadi di elaborazione per permettere così al sitema motorio di organizzare i movimenti “giusti” e permettere così una efficace interazione con gli oggetti in movimento del mondo esterno



Domanda: Il sistema visivo estrapola veramenete le informazioni sul moto degli oggetti at early stage nel processo di elaborazione visiva?

Neuronal Processing Delays Are Compensated in the Sensorimotor Branch of the Visual System

Dirk Kerzel* and Karl R. Gegenfurtner

Abteilung Allgemeine Psychologie Justus-Liebig-Universita¨ t Gießen

Otto-Behaghel-Str. 10F 35394 Giessen Germany Current Biology, Vol. 13, 1975–1978, November 11, 2003



I risultati:

E’ stato riscontrato un significativo errore nella localizzazione spaziale (in direzione del moto dello stimolo) quando i soggetti dovevano puntare con il dito la posizione in cui lo stimolo era sparito mentre tale effetto era nullo nella condizione puramente percettiva



I risultati:

Per evitare che la scomparsa di ogni stabile riferimento retinico potesse conforndere le operazioni di puntamento, si è proceduto anche a raccogliere dati in una condizione in cui il fixation point rimaneva visibile per tutto il tempo ma non sono state riscontrate differenze



Discussione sui risultati:

I risultati suggeriscono che la posizione del target venga estrapolata quando la posizione di questi viene portata da coordinate retiniche a coordinate egocentriche utili per organizzare le azioni motorie



Ma questo processo di estrapolazione quando ha luogo? Nelle prime fasi dell’elaborazione del moto o successivamente?

Per rispondere a questa domanda gli autori hanno svolto un secondo esperimento utilizzando sia moto reale (calcolabile da variazioni nelle coordinate retiniche dello stimolo) che il moto indotto (occhi fissi sul target che sta fermo metre a muoversi è tutto il resto dell’immagine [frame]). In condizione di buio completo è difficile distinguere le sensazioni provocate dai due tipi di moto


L’illusione del Flash-Lag EffectConclusioni sul lavoro di Kerzel and Gegenfurtner:

Il sistema sensomotorio estrapola la posizione degli oggetti in movimento

Questo processo di estrapolazione può essere molto utile per compensare i ritardi dovuti alla trasmissione dei segnali lungo i canali neurali (latenze neurali) e permettere così che i movimenti goal-directed siano accurati

L’ estrapolazione non avviene però nelle prime fasi dei processi percettivi visivi ma successivamente (come dimostrato dall’esperimento sul moto indotto, no retinal motion) quando cioè le coordinate retiniche sono trasformate in coordinate egocentriche per la preparazione dei movimenti



Una proposta alternativa ( e se vogliamo anche completamente opposta) all’estrapolazione del moto per la spiegazione del FLE:

The Postdiction



Motion Integration and Postdiction in Visual Awareness

David M. Eagleman1,2,4* and Terrence J. Sejnowski2,3,4

1Sloan Center for Theoretical Neurobiology,

2ComputationalNeurobiology Laboratory,

3Howard Hughes Medical Institute, The Salk Institute for BiologicalStudies, 10010 North Torrey Pines Road, La Jolla, CA92037, USA

4Department of Biology, University ofCalifornia at San Diego, 9500 Gilman Drive, La Jolla,CA 92093, USA. Science 17 March 2000:

Vol. 287. no. 5460, pp. 2036 - 2038



Risultati:

Dai risultati appena visti si evince che il fenomeno del FLE è del tutto indipendente rispetto alla traettoria di moto antecedente il Flash. Nell’esperimento infatti tutte e tre le condizioni condividevano una identica traettoria di moto prima del Flash



Per confermare in maniera definitiva che non è la traettoria antecedente all’apparizione del Flash ma quella che è coperta DOPO tale evento, Eagleman e Sejnowski hanno condotto un nuovo esperimento in cui il Flash e l’anello apparivano insieme e questo iniziava a muoversi il frame successivamente


Se confrontiamo i risultati dell’Esperimento 1 e quelli dell’Esperimento 2 possiamo verificare che questi sono davvero identici!!!



Il secondo Esperimento sembra confermare in maniera definitiva che è ciò che accade DOPO la comparsa dello stimolo ad essere determinate affinchè si ottenga l’illusione del FLE

E’ da notare poi che questi risultati sembrano suggerire che la coscienza si ottenga per postdizione, ovvero che si

coscienti degli eventi in retrospettiva dopo aver analizzato cosa succede in un lasso di tempo non nullo

dopo un determinato evento X



Ma per quanto tempo il sistema integra le informazioni sensoriali al fine di ricostruire il percetto?

Per rispondere a questa domanda Eagleman e Sejnowski hanno messo su un terzo esperimento, vediamo di cosa si tratta



Ma per quanto tempo il sistema integra le informazioni sensoriali al fine di ricostruire il percetto?

Dai dati appena visti sembra che ciò avvenga per circa ~60 ms ( da notare infatti che a 32 ms l’effetto era nullo come se l’anello fosse sempre stato fermo metre invece era andato tanto in una direzione tanto nell’altra da annullare l’integrale della traettoria!)



Ok va bene, fino ad ora abbiamo raccolto prove contro l’estrapolazione del moto ma cosa dire in riferimento all’altra teoria solitamente usata per spiegare il Flash Lag Effect ovvero le latenze neurali?

Il quarto esperimento di Eagleman e Sejnowski fornisce una risposta anche a questo!



Participants were instructed to adjust the angle of a “pointer” line (flashed for 13ms) to point to the beginning of the trajectory of the moving ring (Fig. 3). The pointer was flashed and then the moving ring appeared.

These two stimuli were separated by a stimulus onset asynchrony Dt ranging from 0 to 53 ms. Thus, in one condition, the flash and ring appeared on the same frame (Dt = 0), but in the remaining four conditions, a variable delay after the single frame with the flash (13 ms < Dt < 53 ms) preceded the appearance of the ring.



Questi risultati ( l’Effetto del FLE rimane consistente anche se si dà un vantaggio temporale al Flash) rafforzano gli indizi già raccolti nell’Esperimento 2 (dove l’anello iniziava a muoversi solo DOPO che il Flash era apparso) che le Latenze Neurali non possano spiegare il fenomeno del FLE



Un rivoluzionario approccio agli studi del FLE è stato però apportato solo recentemente da un ricercatore giapponese, Ikuya Murakami nel 2001

A flash-lag effect in random motion

Vision Research 41 (2001) 3101-3119


L’illusione del Flash-Lag EffectThe ideal observer: Simulation

Ideal Observer


L’illusione del Flash-Lag EffectMotion Extrapolation prediction: Simulation

Ideal Observer


L’illusione del Flash-Lag EffectPosition Averaging prediction: Simulation

Ideal Observer

OK!NOOO!


L’illusione del Flash-Lag EffectPosition Averaging prediction: Simulation

Ideal Observer


L’illusione del Flash-Lag EffectFixed Neural Latencies prediction: Simulation

Ideal Observer



La proposta di Murakami è allora quella di modificare l’idea delle latenze neurali

ipotizzando che lo scarto nella latenza della percezione di oggetti statici presentati

brevemente (flashes) e oggetti in movimento non sia FISSA ma VARIABILE!!


Il modello di Murakami ci dice che la differenza nelle latenze è stocastica, ovvero fluttuante. La distribuzione di queste differenze (si parla di distribuzione quindi si fa riferimento a campionamenti multipli che si estendono nel tempo per quasi 100 ms DOPO la comparsa del Flash) sarebbe ben approssimata da una curva Gaussiana con media tra 60-80 ms e una deviazione standard di 50-80 ms!!!




Ma questa proposta non è simile a quella di positional averaging di Eagleman and Sejnowski (averaging of actual spatial position) o a quella lievemente diversa di Krekelberg and Lappe (metric averaging that is, relative position information)?

Entrambe non si adattano ai dati qui visti, la prima perché predice un blurring visivo che qui non è stato osservato, la seconda perché prevede un formato dell’informazione come METRICA mentre nel modello di murakami questa è BINARIA ovvero si considera solo il fatto destra-sinistra rispetto al flash

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