LE MECCANICHE DELLA VISIONE

a cura di
Francesco Vespignani, Ph.D Professore Associato
Giulia Calignano, Ph.D post-doc
Sofia Russo, PhD fellow
Dipartimento di Psicologia dello Sviluppo e della Socializzazione
(Università degli Studi di Padova)

Lo sviluppo del sistema visivo nel corso dell’evoluzione dei vertebrati ha avuto esiti sorprendenti: ha fornito nuovi modi per comunicare, ha dato origine a meccanismi cerebrali per prevedere la traiettoria di oggetti ed eventi nel tempo e nello spazio, ha consentito nuove forme di immaginazione e astrazione, comprese espressioni sperimentali e artistiche. Durante il seminario approfondiremo, attraverso l’analisi di alcune sequenze di film presenti in MACHINALIVE, gli strumenti utilizzati per analizzare il comportamento visivo umano, cercando di comprendere i passi attraverso cui la macchina umana è in grado, a partire da onde di energia elettromagnetica, di percepire, scomporre, analizzare e creare.

La luce è energia elettromagnetica, emessa sotto forma di onde. Viviamo in un mare di radiazioni elettromagnetiche di varie forme e dimensioni, che si infrangono sugli oggetti e vengono assorbite, disperse, riflesse e piegate.

Dal momento in cui la luce, sotto forma di onde elettromagnetiche, rimbalza e colpisce i nostri sensi, una serie di reazioni psicofisiologiche a catena si innesca nel sistema visivo umano. Queste originano nell’occhio, al fondo del quale vi è la retina, che contiene fotorecettori specializzati nel convertire l’energia della luce in attività neurale. Come una fotocamera, l’occhio si adatta, attraverso la pupilla, alle differenze di illuminazione, si concentra sugli oggetti di interesse, ne segue i movimenti e i cambiamenti nella loro prospettiva. Gli assoni dei neuroni retinici si raggruppano poi nei nervi ottici, che distribuiscono le informazioni visive (sotto forma di potenziali d’azione) a diverse strutture cerebrali.

Dal suo principio quindi, la visione è un processo tutt’altro che passivo: a partire dall’oggetto e, poi, dall’immagine percepita, essa culmina con la creazione delle rappresentazioni mentali e con la conseguente capacità, da parte del sistema cognitivo umano, di intervenire su di esse, manipolarle ed estrapolarne sensi, narrazioni e stati d’animo, sopra e sotto la soglia di coscienza. Lo sviluppo del sistema visivo nel corso dell’evoluzione dei vertebrati ha avuto esiti sorprendenti: ha fornito nuovi modi per comunicare, ha dato origine a meccanismi cerebrali per prevedere la traiettoria di oggetti ed eventi nel tempo e nello spazio, ha consentito nuove forme di immaginazione e astrazione, comprese espressioni sperimentali e artistiche.

A partire dalle conoscenze storiche, durante questo seminario ci spingeremo verso quelli che sono oggi i limiti delle scienze della visione, per individuare nuovi terreni di incontro, scontro e sperimentazione. Approfondiremo, attraverso l’analisi di alcune sequenze di film presenti in MACHINALIVE, gli strumenti utilizzati per analizzare il comportamento visivo umano durante la presentazione di oggetti e scene complesse, come l’analisi dei movimenti e delle variazioni di diametro pupillare (i.e., pupillometria) e la sincronizzazione dell’attività neurale con il ritmo di stimolazione (i.e., entrainment), cercando di comprendere i passi attraverso cui la macchina umana è in grado, a partire da onde di energia elettromagnetica, di percepire, scomporre, analizzare e creare.

Molday, L. L., Rabin, A. R., & Molday, R. S. (2000). ABCR expression in foveal cone photoreceptors and its role in Stargardt macular dystrophy. Nature genetics, 25(3), 257-258.

THE MECHANICS OF VISION

curated by
Francesco Vespignani, Ph.D Associate Professor
Giulia Calignano, Ph.D post-doc
Sofia Russo, PhD fellow
Department of Developmental Psychology and Socialization
(University of Padua)

During the vertebrate evolution, the visual system’s development has had extraordinary outcomes: new ways for communication, anticipatory processing of moving objects in space and time, and new means for imagination and abstraction. During the seminar, through the analysis of cutting-edge techniques from the cognitive research field of human vision applied to extracts from the MACHINALIVE movies program, we will explore how the human machine is capable of perceive, encode, analyze, and create images from electromagnetic waves of light.

Light is essentially electromagnetic energy, radiated as electromagnetic waves. We all live surrounded by electromagnetic waves of different shape and sizes, crashing on and absorbed by objects, reflected and bended.

When light, in the form of electromagnetic waves, hits our senses, a series of cascading psychophysiological effects are triggered in the human visual system. This process begins in the eye, at the end of which is the retina, containing photoreceptors specialized in the transduction of light energy into neural activity. Like a camera, the eye adapts, through the pupil, to the differences in luminance, it focuses on objects of interest, follows their movements and changes in prospective. The retinal neural axons are then grouped into optic nerves, which transfer visual information (in the forms of action potentials) to different brain structures.

From its beginning, vision is therefore anything but a passive process: starting from objects and through perceived images, it ends up to the formation of mental representations, with the consequent capacity of the human cognitive system to operate, manipulate, and give meaning to them, creating narrative processes and emotional contents, above or below the threshold of consciousness. Therefore, the visual system’s development has had extraordinary outcomes during the vertebrate evolution: new ways for communication, anticipatory processing of moving objects in space and time, and new means for imagination and abstraction.

Starting from theoretical knowledge, in this seminar we will move towards what are today the limits of the neurosciences of vision, with the aim of identifying new potential areas of contamination, collision, and investigation. Starting from extracts from the MACHINALIVE film program, we will explore the cutting-edge techniques of experimental research analyzing the human vision system during the presentation of objects and complex scenes, such as the computation of movements and variations in pupil diameter (i.e., pupillometry) and the synchronizing mechanisms of neural activity to the rhythm of stimulation (i.e., entrainment), exploring how the human machine is capable of perceive, encode, analyze, and create images from electromagnetic waves of light.