sistemul vizual este organizat în mod paralel, ierarhic și modular. Se crede că procesarea distribuită a informațiilor vizuale duce la o problemă interesantă de legare: dacă atributele unui obiect, cum ar fi o mașină roșie care conduce pe drum, sunt procesate în căi, regiuni sau module distincte, atunci cum leagă sistemul vizual aceste caracteristici — culoare, formă și mișcare — în mod consecvent și precis într-o singură percepție unificată (figura 1a)? Dacă problema obligatorie este într-adevăr o problemă este dezbătută , dar există mai multe fenomene convingătoare care susțin existența acesteia. Multe dintre acestea demonstrează că, atunci când sistemul vizual este impozitat, acesta poate lega greșit caracteristicile unui obiect; de exemplu, putem percepe greșit poziția mașinii în timp ce atribuim greșit roșeața acestuia unui alt obiect din scenă.
(A) creierul procesează atributele vizuale ale obiectelor (culoare, mișcare, formă) în diferite căi sau regiuni și, în general, se crede că trebuie să existe mecanisme neuronale care leagă aceste informații pentru a genera o experiență perceptivă coerentă. Fără legare, am percepe mai frecvent caracteristicile obiectelor, în special în scenele dinamice și aglomerate. (B) stimuli de culoare/mișcare cu dublă conjuncție utilizați de Seymour și colab. . Cele două condiții aveau informații caracteristice identice (două culori și două direcții de mișcare). Singura diferență între Condiții a fost conjuncția culorii cu direcția mișcării (de exemplu, punctele roșii s-au rotit în sensul acelor de ceasornic în stânga, dar s-au rotit în sens invers acelor de ceasornic în dreapta). (C–E) trei dintre multele iluzii vizuale care dezvăluie ‘dezorientare’ și ar fi instrumente puternice pentru a extinde combinația de tehnici utilizate de Seymour și colab. . (C) asincronie culoare–mișcare. Un model oscilant (panoul superior) care își schimbă culoarea în sincronizare cu inversările de direcție (săgețile verticale din stânga) apare asincron — schimbarea culorii pare să conducă inversarea mișcării (săgețile verticale din dreapta). (D) conjuncție iluzorie. În afișaje scurte, culoarea sau forma unui obiect poate fi percepută greșit ca aparținând unui alt obiect. (E) descompunerea culorii. Un bliț galben static este super-impus pe o bară verde în mișcare. Bara verde apare deplasată înainte în poziție și blițul galben fizic apare roșu, demonstrând o abatere de culoare și poziție. O varietate de alte iluzii vizuale dezvăluie legături greșite de culoare, mișcare, poziție, textură și formă .
Un nou studiu realizat de Seymour și colab. , raportat recent în Current Biology, ne apropie de dezvăluirea mecanismelor neuronale responsabile de legarea perceptivă cu succes a trăsăturilor vizuale. Studiul a combinat un nou stimul vizual cu evoluțiile recente în analiza imagisticii prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI) date pentru a arăta că trăsăturile unui model, cum ar fi culoarea și direcția mișcării, sunt reprezentate în comun (legate) chiar și în primele etape ale procesării vizuale corticale.
Seymour și colab. seturi prezentate de puncte roșii sau verzi care se roteau în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic, pentru un total de patru condiții. Într-o manipulare inteligentă, două dintre aceste condiții au fost suprapuse, creând un stimul dublu de conjuncție în care atât culorile roșu, cât și verde, și atât direcțiile de mișcare în sensul acelor de ceasornic, cât și în sens invers acelor de ceasornic, au fost prezente simultan (figura 1a). Au existat doi stimuli dubli de conjuncție, ambii conținând aceleași informații caracteristice (roșu, verde, în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic). Singura diferență dintre cei doi stimuli dubli de conjuncție au fost perechile de culoare și mișcare: într-unul, roșul a fost asociat cu mișcarea în sensul acelor de ceasornic, iar verdele a fost asociat cu mișcarea în sens invers acelor de ceasornic; în cealaltă, roșu a fost asociat cu mișcare în sens invers acelor de ceasornic și verde a fost asociat cu mișcare în sensul acelor de ceasornic.
constatarea cheie din lucrare este că, deși toate cele patru caracteristici (două culori, două direcții de mișcare) au fost prezente în ambii stimuli cu dublă conjuncție, un algoritm de clasificare a fost capabil să discrimineze între cele două condiții folosind informații din răspunsul îndrăzneț fMRI în cortexul vizual uman. Dacă răspunsurile neuronale care stau la baza răspunsului îndrăzneț fMRI au fost generate de caracteristicile individuale (culoare și mișcare independent), răspunsul la cei doi stimuli dubli de conjuncție ar fi trebuit să fie echivalent. În mod surprinzător, totuși, acest lucru nu a fost cazul; rezultatele demonstrează că conjuncțiile caracteristicilor sunt reprezentate încă din V1. În analizele de control bine gândite, autorii au reușit să excludă diferențele potențiale de saliență, asimetriile atenționale, Artefactele de luminanță în stimulii lor de culoare și alte potențiale confuzii.
Seymour și colab.experimentele sunt interesante din mai multe motive. În primul rând, așa cum am menționat mai sus, ele dezvăluie că conjuncțiile culoare–mișcare sunt reprezentate încă din V1. În al doilea rând, aceasta este una dintre primele și poate cea mai puternică demonstrație a codării conjuncției folosind o combinație de analize fMRI de ultimă generație și stimuli vizuali bine controlați psihofizic care (pentru prima dată) diferă ca conjuncții legate, dar erau identice în ceea ce privește caracteristicile individuale. În cele din urmă, combinația de metode deschide aici o nouă ușă în studiul fiziologic al legării caracteristicilor vizuale folosind fMRI pe care studiile viitoare le pot folosi cu ușurință.
prin demonstrarea codării de conjuncție a caracteristicilor, suntem cu un pas mai aproape de identificarea mecanismului neuronal al legării caracteristicilor, dar rămân multe întrebări. Deși mecanismul de legare a caracteristicilor ar putea funcționa încă din V1, există dovezi convingătoare că acest lucru nu este cazul. Studiile anterioare cu o singură unitate și anatomice susțin noțiunea predominantă că căile de culoare și mișcare sunt separate în V1 . Studiile clinice susțin, de asemenea, prelucrarea distribuită și modulară a culorii și mișcării, după ce au relevat o dublă disociere între percepția acestor două caracteristici (leziunile extrastriate distincte pot provoca pierderea percepției culorii fără pierderea percepției mișcării și invers ). Și majoritatea modelelor psihologice și fiziologice existente de legare se bazează pe mecanisme de nivel superior (dar comparați ).
Seymour și colab. recunosc pe bună dreptate că rezultatele lor nu demonstrează fără echivoc că legarea caracteristicilor are loc în V1. Într-adevăr, este bine stabilit că răspunsul fMRI în V1 poate reflecta feedback-ul (de exemplu, atenția spațială ). O reprezentare a conjuncțiilor caracteristicilor în V1, atunci, nu este incompatibilă cu posibilitatea ca legarea caracteristicilor să necesite atenție : răspunsurile V1 ar putea reflecta feedback-ul dintr-o rețea atențională fronto-parietală. Prin urmare, rămâne neclar dacă codificarea conjuncțiilor de caracteristici din V1 reflectă feedback-ul informațiilor deja legate, reflectă feedback-ul informațiilor nelegate pe care V1 le leagă apoi activ sau nu are nicio legătură cu legarea perceptivă în sine.
pentru a aborda pe deplin incertitudinile de mai sus, trebuie să extindem tehnica inteligentă a lui Seymour și colab. pentru a testa condițiile în care caracteristicile sunt deplasate perceptual și pentru a examina dacă codificarea comună a caracteristicilor poartă sau este corelată cu legarea perceptivă în sine. Au fost demonstrate mai multe exemple de abatere perceptivă pentru o serie de caracteristici diferite, inclusiv culoarea, poziția, mișcarea, forma și textura. De exemplu, modificările sincrone ale culorii și mișcării unui model sunt percepute ca asincrone (figura 1C); culoarea unui obiect vizualizat pe scurt într-o mulțime poate fi percepută greșit ca aparținând unui obiect diferit (conjuncții iluzorii, figura 1D) ; un bliț galben static suprapus pe un obiect verde în mișcare pare să rămână în urma obiectului verde și apare roșu (figura 1e); și un obiect poate chiar să pară că derivă într-o direcție în timp ce apare deplasat în poziție în direcția opusă . Acestea și multe alte exemple de rătăcire perceptivă (de exemplu ) apar atunci când limitele temporale și/sau spațiale ale procesării vizuale (sau atenției) sunt abordate sau depășite.
a profita de aceste tipuri de iluzii este necesar din cel puțin trei motive. În primul rând, mecanismul de legare a caracteristicilor nu poate fi recrutat pentru stimuli vizuali neechivoci. Experimente viitoare, bazându-se pe opera lui Seymour și colab. , va trebui să demonstreze că mecanismul de legare este efectiv recrutat; fără a testa o ‘abatere perceptivă’, este dificil să se știe dacă mecanismul responsabil în mod normal de legarea perceptivă este activ. În al doilea rând, codificarea comună a caracteristicilor ar putea reflecta coapariția fizică sau perceptivă a acestor caracteristici. Trăsăturile legate fizic nu duc întotdeauna la cele legate perceptual, așa că fără a studia iluziile vizuale, precum cele de mai sus, nu putem fi siguri dacă sau când codificarea comună a trăsăturilor este în mod necesar legată de percepție. În al treilea rând, reprezentarea caracteristicilor comune în cortexul vizual timpuriu ar putea fi rezultatul feedback-ului. Folosirea iluziilor vizuale de legare greșită va dezambigua dacă V1 reflectă ieșirea unui proces de legare prin feedback (caz în care ar codifica selectiv conjuncțiile caracteristicilor care sunt percepute ca legate).
combinația dintre designul elegant al experimentului și analiza fMRI sofisticată a lui Seymour și colab. stabilește scena pentru aceste experimente viitoare și, astfel, ne aduce mai aproape ca niciodată de abordarea directă a problemei obligatorii.