Brain collega i punti nei disegni al tratto
I ricercatori hanno scoperto che la visualizzazione di una scena di "spiaggia" rappresentata in un disegno al tratto ha attivato quasi gli stessi schemi di attività cerebrale nei partecipanti allo studio che hanno visto una vera fotografia a colori di una spiaggia.
Lo stesso valeva quando le persone guardavano disegni al tratto e fotografie di altre scene naturali tra cui strade cittadine, foreste, autostrade, montagne e uffici.
Sorprendentemente, anche quando i ricercatori hanno rimosso fino al 75 percento dei pixel in un disegno al tratto, le persone hanno comunque fatto meglio del caso nel determinare cosa rappresentassero le linee, purché le linee rimanenti mostrassero i contorni ampi della scena.
"I nostri risultati suggeriscono che il nostro cervello può ricreare intere scene dettagliate da poche righe", ha detto Dirk Bernhardt-Walther, Ph.D., autore principale dello studio e assistente professore di psicologia presso la Ohio State University.
"Le rappresentazioni nel nostro cervello per la classificazione di queste scene sembrano essere un po 'più astratte di quanto alcuni potrebbero aver pensato: non abbiamo bisogno di caratteristiche come la consistenza e il colore per distinguere una spiaggia da una scena di strada", ha detto.
I risultati della ricerca sono pubblicati nella prima edizione online del Atti della National Academy of Sciences.
Per lo studio, 10 partecipanti hanno visualizzato fotografie a colori e disegni al tratto di sei categorie di scene - spiagge, strade cittadine, foreste, autostrade, montagne e uffici - mentre i loro cervelli sono stati scansionati utilizzando la risonanza magnetica funzionale (fMRI).
Le immagini fMRI hanno mostrato ai ricercatori cosa stava succedendo in diverse aree del cervello dei partecipanti quando hanno visto le foto e i disegni al tratto. I risultati più significativi si sono verificati nell'area parahippocampale (PPA), un'area del cervello che gli scienziati sanno gioca un ruolo importante nella codifica e nel riconoscimento delle scene (piuttosto che dei volti o degli oggetti).
Utilizzando i dati di quando i partecipanti hanno visualizzato le foto a colori, i ricercatori hanno addestrato un decodificatore basato su software per dire quale tipo di scena i partecipanti hanno visto - una spiaggia, una montagna, ecc. - in base ai modelli di attività cerebrale nel PPA mostrato in la fMRI.
Il decodificatore era tutt'altro che perfetto, ma ha fatto meglio del caso a prevedere quale scena una persona stava guardando in una particolare immagine fMRI.
Soprattutto, il decodificatore potrebbe fare altrettanto bene nel prevedere quale scena una persona ha visto quando era focalizzata sui disegni al tratto come lo era sulle fotografie. In effetti, il decodificatore ha fatto leggermente meglio, anche se non in modo significativo, nel prevedere i disegni al tratto rispetto alle fotografie nella corteccia visiva primaria.
"Ci aspettavamo che i disegni al tratto sarebbero stati abbastanza buoni da consentire un po 'di decodifica, ma è stato sorprendente che non ci fosse alcun vantaggio per le fotografie: il decodificatore non era migliore quando veniva utilizzato sulle foto rispetto ai disegni al tratto", ha detto Bernhardt-Walther .
I risultati hanno mostrato che quando il decodificatore è stato addestrato sulle fotografie, è ugualmente bravo a prevedere quali scene le persone stavano guardando nei disegni al tratto e viceversa.
"Ciò suggerisce che il cervello utilizza le stesse informazioni per decodificare quale scena sta guardando quando viene presentata con disegni al tratto o foto", ha detto.
Inoltre, i risultati hanno mostrato che quando il decoder ha commesso errori, ha commesso errori simili sia nelle fotografie che nei disegni al tratto. Ad esempio, se il decoder pensasse che le persone stessero guardando la foto di una montagna mentre stavano davvero guardando una foto di una foresta, commetterebbe lo stesso errore quando analizzava i disegni al tratto.
"I modelli di errore corrispondono incredibilmente bene, quindi questa è un'ulteriore prova che le rappresentazioni per foto e disegni al tratto sono molto simili nel cervello", ha detto Bernhardt-Walther.
Ma di cosa si tratta nei disegni al tratto che consentono alle persone di riconoscere ciò che rappresentano? Come parte dello studio, i ricercatori hanno rimosso alcune delle linee nei disegni al tratto e hanno chiesto ai partecipanti se potevano ancora dire quale scena era raffigurata. In alcuni casi, hanno rimosso fino al 75 percento dei pixel nel disegno.
Se i ricercatori lasciassero i lunghi contorni nei disegni, che rappresentavano la struttura globale, come il cielo, l'acqua o la sabbia, i partecipanti potevano ancora prevedere correttamente quale tipo di scena era raffigurata circa il 60% delle volte.
Tuttavia, quando i ricercatori hanno estratto questi contorni lunghi e ne hanno lasciati solo quelli corti, rappresentando dettagli come foglie, finestre negli edifici o singole creste sul fianco di una montagna, la precisione dei partecipanti è diminuita.
Questi risultati mettono in dubbio alcuni modelli di percezione visiva umana che sostengono che le persone hanno bisogno di informazioni specifiche che si trovano nelle fotografie - come il colore, l'ombreggiatura e la trama - per classificare una scena.
"Naturalmente, usiamo le ricche fonti di informazioni trovate in una fotografia quando è disponibile, ma il cervello è un opportunista - utilizza ciò che è disponibile", ha detto Bernhardt-Walther. "Possiamo ottenere molte informazioni da un disegno al tratto."
I risultati suggeriscono anche perché i disegni al tratto hanno giocato un ruolo così importante nella storia umana, sia come forma d'arte che come modo di presentare semplicemente le informazioni.
“Immagina lo stupore dei primi uomini quando scoprì di poter disegnare delle forme su una parete rocciosa e assomigliava all'animale reale che aveva appena ucciso. I disegni al tratto sono stati con noi sin dalla preistoria ", ha detto Bernhardt-Walther.
Fonte: Ohio State University
