Percepția vizuală influențată de context
Integrarea unui obiect într-un mediu determină adesea modul în care acesta este perceput. De exemplu, un stilou lăsat pe o masă poate fi interpretat drept un instrument necesar unei întâlniri sau, dimpotrivă, un termometru uitat după verificarea stării de sănătate. Chiar dacă obiectul rămâne neschimbat, percepția asupra acestuia variază dramatic în funcție de scopul vizitatorului, conform unei analize realizate de earth.com. Această variație subtilă a semnificației, profund influențată de context și intenții, a fost un subiect de fascinație pentru cercetători.
Cercetări asupra procesării vizuale
Tradițional, se considera că ochii acționează ca simpli receptori de date, în timp ce creierul procesează informațiile ca un computer. Zonele vizuale inițiale erau văzute ca transmițând date brute despre formă, culoare și mișcare către regiuni cerebrale superioare, responsabile pentru luarea deciziilor. Totuși, un studiu recent publicat în revista Nature Communications contestă această viziune. Condus de profesorul Nuttida Rungratsameetaweemana de la Columbia Engineering, cercetarea sugerează că cortexul vizual joacă un rol activ în modelarea percepției, în funcție de scopurile utilizatorului.
Funcționarea activă a cortexului vizual
Cercetarea propune o nouă înțelegere a cortexului vizual, sugerând că acest segment al creierului nu este doar un dispozitiv de înregistrare pasiv, ci și un participant activ în interpretarea vizuală. Instantaneu, înainte ca indivizii să fie pe deplin conștienți de ceea ce observă, sistemul vizual începe să adapteze acea imagine conform scopului pe care îl au.
„Descoperirile noastre contestă perspectiva tradițională conform căreia zonele senzoriale timpurii din creier doar «privesc» sau «înregistrează» datele vizuale. De fapt, sistemul vizual al creierului uman remodelează în mod activ modul în care reprezintă exact același obiect, în funcție de ceea ce încercați să faceți”, a declarat profesorul Rungratsameetaweemana. Așadar, procesul vizual devine o chestiune de scopuri.
Adaptabilitatea percepției vizuale
Pentru a evalua această teorie, cercetătorii au realizat un experiment ingenios. Au creat forme abstracte care variaza în două dimensiuni. În cadrul unei scanări fMRI, participanții au fost provocați să sorteze aceste forme în categorii variate. O caracteristică interesantă a experimentului a fost că regulile de clasificare se schimbau constant, ceea ce adăuga o provocare suplimentară. Uneori, limitele categoriei erau clar definite, iar alteori acestea prezentau curbe complexe ce complicau clasificarea.
Aceste forme, în funcție de sarcina dată, puteau face parte din categorii diferite, obligând participanții să se adapteze rapid. Această dinamică a permis cercetătorilor să observe cum se modifică activitatea creierului atunci când aceeași informație vizuală necesită interpretări variate.
Impactul deciziilor ambigue asupra activității cerebrale
Studii recente au arătat că regiunile vizuale timpurii ale creierului, precum V1 și V2, și-au ajustat activitatea conform regulilor active, chiar dacă formele în sine rămâneau constante. Aceste modificări au fost cele mai pronunțate în momentul în care formele se aflau aproape de limitele unei categorii, unde deciziile erau cele mai dificile. Situațiile de ambiguitate cer o precizie sporită în clasificare.
O măsură a acurateții clasificatorului, utilizată în cadrul cercetării, a arătat cele mai mari performanțe în regiunile vizuale timpurii pentru formele aflate la marginea limitelor decizionale. Această acuratețe a fost legată direct de reușitele participanților în sarcinile propuse. Atunci când modelul creat de creier era clar, subiecții erau mai predispuși să facă o alegere corectă.
Corelarea între cunoaștere și percepție
Aceste rezultate sugerează că percepția vizuală nu este doar o chestiune de observație și reacție, ci implică și procese cognitive elaborate care influențează modul în care vedem lumea. Cu fiecare variabilă adăugată în experiment, capabilitățile adaptative ale creierului s-au demonstrat a fi esențiale în facilitat învățarea și deciziile rapide. Astfel, se conturează o imagine mai complexă a modului în care experiențele anterioare și intențiile curente influențează modul în care interacționăm cu mediul vizual.
Implicatii asupra studiilor neurologice viitoare
Acest studiu deschide perspective noi în înțelegerea mecanismelor neurobiologice care stau la baza procesării vizuale. Implicațiile nu sunt doar teoretice, ci pot avea aplicații practice în diverse domenii, inclusiv în științele cognitive, psihologie și dezvoltarea tehnologiilor bazate pe inteligență artificială. Exploatarea acestui tip de cunoștințe ar putea conduce la îmbunătățiri în diverse domenii, inclusiv în proiectarea interfețelor utilizator, în educație sau în terapia cognitivă. Astfel, cercetările în acest domeniu ar putea oferi perspective inedite asupra modului în care percepem și interpretăm realitatea.
Funcția sistemului vizual
Sistemul vizual joacă un rol esențial nu doar în perceperea imaginilor, ci și în soluționarea problemelor. Se dovedește că nu toate sarcinile cognitive sunt egale în dificultate.
Tipuri de sarcini
Cercetarea a utilizat trei tipuri distincte de sarcini: Linear-1, Linear-2 și Nonlinear. Participanții au avut cea mai mare dificultate în abordarea sarcinii Nonlinear, atât în ceea ce privește viteza, cât și precizia. Această dificultate s-a reflectat și în activitatea cerebrală observată.
Reprezentări cortexului vizual
Pentru sarcinile de tip Linear-2, reprezentările din cortexul vizual s-au dovedit a fi mai clare și standardizate în conformitate cu limita categoriei active. Această claritate a fost evidentă în special în cazul unor forme care s-au dovedit a fi greu de clasificat. Există indicii că creierul optimizează claritatea atunci când este necesară cea mai mare precizie.
Răspunsuri diferite ale creierului
Profesorul Rungratsameetaweemana a subliniat că răspunsul cerebral variază în funcție de modul în care participanții clasifică formele. Această adaptare a creierului sugerează un mecanism sofisticat de procesare a informației.
Atenția și procesarea caracteristicilor
Echipa de cercetare suspectează că atenția selectivă, bazată pe caracteristici, ar putea explica aceste efecte. Aceasta reprezintă abilitatea creierului de a se concentra pe anumite caracteristici, cum ar fi contururile sau simetria, în funcție de relevanța acestora pentru sarcina în desfășurare.
Alocarea dinamică a atenției
În cadrul acestui studiu, atenția a fost alocată în mod dinamic caracteristicilor necesare pentru fiecare sarcină specifică. Acest mecanism a permis zonelor vizuale timpurii să ajusteze modul în care fiecare formă era reprezentată. Procesul de decizie a devenit, astfel, mai eficient și mai receptiv.
Concenrarea mentală a participanților
Participanții nu au fost instruiți explicit să se concentreze pe anumite caracteristici. În schimb, ei au învățat să își adapteze focalizarea mentală în funcție de sarcina specifică pe care o îndeplineau. Creierul lor s-a adaptat rapid și strategic.
Implicarea în inteligența artificială
Această adaptabilitate la noi obiective se constituie într-un element fundamentale al inteligenței umane, însă, chiar și sistemele avansate de inteligență artificială întâmpină dificultăți în ceea ce privește această flexibilitate. Majoritatea acestor sisteme tratează percepția și procesul decizional ca etape distincte.
Fluiditatea percepției
Studiul evidențiază faptul că percepția nu este un proces static. Aceasta se adaptează în funcție de sarcină, facilitând tranziții fluide între reguli, chiar și atunci când informațiile rămân constante. Această descoperire ar putea influența dezvoltarea unor noi modele în domeniul inteligenței artificiale, capabile să funcționeze în contexte imprevizibile.
Înțelegerea tulburărilor cognitive
De asemenea, rezultatele acestui studiu ar putea contribui la o mai bună înțelegere a tulburărilor cognitive, caracterizate prin dificultăți în flexibilitatea mentală. Afecțiuni precum ADHD sau autismul sunt adesea asociate cu dificultăți în ajustarea seturilor mentale. Posibilitatea ca zonele senzoriale ale creierului implicate în vedere să influențeze aceste schimbări deschide noi direcții pentru tratamentele viitoare.
Semnificația cogniției flexibile
Profesorul Rungratsameetaweemana afirmă că cogniția flexibilă reprezintă o caracteristică definitorie a inteligenței umane. Chiar și cele mai sofisticate sisteme AI prezintă dificultăți în performanțele privind sarcinile flexibile, reamintind de eficiența și complexitatea creierelor noastre.
Explorarea neuronilor individuali
În rândurile următoare, echipa de cercetare intenționează să înregistreze activitatea neuronală pentru a înțelege cum răspund neuronii la schimbările de obiective. Scopul este de a descifra conectivitatea care susține aceste reacții rapide.
Imitarea flexibilității biologice
Cercetătorii speră că ceea ce vor învăța de la creierul uman să le ghideze dezvoltarea de sisteme artificiale mai adaptable. Modelele actuale eșuează frecvent atunci când obiectivele sarcinii suferă modificări pe parcurs. Prin imitarea acestei flexibilități biologice, inteligența artificială ar putea deveni mai eficientă și mai utilă.
Reevaluarea vederii
Studii recente sugerează că nu mai este corect să afirmăm că „a vedea înseamnă a crede”. Cercetarea actuală transformă modul în care percepem procesul vizual și relația acestuia cu activitatea cerebrală. Ochiul servește doar ca o poartă de intrare, iar interpretarea informațiilor începe aproape instantaneu, înainte de a deveni conștientă.
Rolul sistemului vizual în decizie
Astfel, vederea nu reprezintă doar acumulatorul de informații. Este un proces complex, în care percepția este aliniată scopurilor personale. Atunci când pătrundem într-o încăpere și observăm un obiect, creierul ia deja decizii cu privire la semnificația acestuia, în funcție de intențiile noastre.
Contribuția studiului la cunoașterea sistemului vizual
Grație acestor descoperiri, cunoaștem acum că sistemul vizual al creierului nu doar că ajută la observarea, ci și la alegerea, adaptarea și acțiunea, chiar înainte de a deveni conștienți de stimuli. Această cercetare este publicată în revista Nature Communications.
