L’elaborazione dell’immagine visiva

L’ELABORAZIONE DELL’IMMAGINE VISIVA ( SEMIR ZEKI)

Semir Zeki, docente di neurobiologia all’università di Londra è stato uno dei protagonisti delle ricerche che hanno portato a comprendere l’organizzazione funzionale ed anatomica della corteccia visiva.

Nel suo articolo chiarisce che la corteccia visiva non funziona come una semplice mappa della retina ( una sorta di retina corticale ) nella quale ogni punto è collegato ad un corrispondente punto della retina.

La corteccia visiva si presenta, invece, come una struttura articolata in diverse zone funzionali, specializzate nella elaborazione di aspetti particolari dell’immagine visiva come la forma, il colore e il movimento. Una volta elaborati i segnali tornano alla corteccia visiva ed è così che si forma l’immagine complessiva colorata e tridimensionale.

Prima di procedere alla descrizione sommaria di questa struttura e del suo funzionamento, riteniamo utili per la nostra riflessione metodologica, riportare le considerazioni che Zeki sviluppa sui rapporti tra scienza e filosofia, e sui condizionamenti che questi possono esercitare sulla interpretazione stessa dei risultati scientifici.

Lo studio del sistema visivo è un’impresa dal carattere profondamente filosofico: si tratta infatti di stabilire in che modo il cervello acquisisca conoscenza del mondo esterno, una questione tutt’altro che semplice. …

I primi neurologi, a partire da quelli attivi alla fine del XIX secolo, avevano opinioni molto differenti. Partendo dal concetto erroneo che la luce riflessa o emessa da un oggetto contenesse codici visivi, ritenevano che l’immagine venisse “impressa” sulla retina, esattamente come accade per una lastra fotografica. Queste impressioni retiniche verrebbero poi trasmesse alla corteccia visiva, la quale analizzerebbe i codici ivi contenuti: sarebbe questo processo di decodificazione a consentirci di vedere. Si riteneva che la comprensione di ciò che si vede … fosse un processo separato, compiuto tramite l’associazione delle impressioni ricevute  ( percezioni ) co altre simili, incontrate in precedenza. Questa concezione del funzionamento cerebrale, che resistette fino alla meta degli anni settanta, era profondamente filosofica, sebbene i neurologi non lo dichiarassero mai apertamente. Essa separava la percezione dalla comprensione e assegnava alle due facoltà una sede corticale separata. L’origine di questa dottrina “dualistica“ è poco chiara, ma la si può collegare alla concezione, introdotta da Immanuel Kant, delle due facoltà della percezione e della comprensione, la prima “passiva”, la seconda “attiva”. …

Secondo questi neurologi la corteccia visiva era considerata “ il punto d’ingresso” della radiazione visiva nell’organo della “psiche” e che le aree circostanti fossero sede delle funzioni “psichiche” superiori ( Cogitationzentren ).  …

Le ricerche più recenti hanno dimostrato che le cose stanno in modo diverso.

L’interpretazione è una parte inseparabile della percezione sensoriale. Per conoscere ciò che è visibile, il cervello non può dunque limitarsi ad analizzare le immagini presentate sulla retina, ma deve costruirsi un mondo visivo.

A riconferma di quanto le resistenze “filosofiche” fossero attive Zeki aggiunge:

Quando le ricerche sulle patologie cerebrali iniziarono a rivelare alcuni segreti del sistema visivo, i neurologi esitarono ad ammetterne le sorprendenti implicazioni.

Di fronte a questo ulteriore esempio di quanto il pensiero scientifico possa essere condizionato dal contesto culturale in cui viene formulato, ci interessa rilevare come questa concezione “dualistica” della corteccia visiva come limite tra fisico e psichico, possa essere annoverata tra i possibili fattori che contribuiscono a connotare l’immagine virtuale ( cioè elaborata dal cervello ) come qualcosa di separato dall’immagine reale ( cioè luminosa ).

Ma passiamo, ora, ad esaminare più in dettaglio la struttura complessa della corteccia visiva nella quale avvengono i processi di analisi degli stimoli luminosi e di successiva sintesi nell’immagine unitaria.

L’immagine che segue illustra la sezione della corteccia visiva primaria  V1, detta anche striata e le aree visive della corteccia pre-striata da V2 a V5.

Accanto ad essa è riportata la struttura anatomica del nucleo genicolato laterale, costituita da due strati magnocellulari (M) e quattro parvocellulari (P), che assicurano la maggior parte dei collegamenti tra la retina e la corteccia visiva.

zone corteccia visiva      nucleo genicolato

Le ricerche dei neurobiologi hanno mostrato, anche grazie alle nuove tecniche della tomografia a emissione di positroni (PET), hanno mostrato la specializzazione funzionale delle diverse zone della corteccia visiva.

Nella prima delle figure seguenti si mostra come una immagine nella quale l’aspetto coloristico prevale ampiamente su quello formale ( in questo caso un quadro di Mondrian ) stimola un flusso di sangue maggiore nell’area V4. Immagini in bianco e nero, in movimento, inducono attività nell’area V5. Entrambi i tipi di immagine attivano le zone V1 e V2, che hanno funzioni meno specializzate e distribuiscono segnali ad altre regioni corticali.

MOTO E COLORI         V1,V2,V3,V4,V5

La seconda figura mostra, invece, la struttura cellulare delle diverse zone della corteccia visiva e come all’interno di questa struttura siano state identificate quattro vie percettive.

La percezione del colore si ha quando cellule sensibili alla lunghezza d’onda della luce incidente situate nella regione degli addensamenti dell’area V1 inviano segnali all’area specializzata V4 ed anche alle strisce sottili dell’area V2, che sono collegate alla V4. La percezione della forma in associazione con il colore dipende dalle connessioni fra le regioni intermedie fra gli addensamenti di V1,le regioni intermedie fra le strisce di V2 e l’are V4. Le cellule dello strato4B di V1 mandano segnali alle aree specializzate V3 e V5 sia direttamente sia tramite le strisce spesse di V2; queste connessioni danno origine alla percezione del movimento e della forma dinamica.

Ci rendiamo conto che si tratta di studi molto complessi e di non facile comprensione da parte dei non specialisti, ma ciò che ci interessa, ai fini del nostro discorso, è il senso generale che da essi traspare con sufficiente chiarezza: i processi mentali (dei quali la visione rappresenta uno degli aspetti maggiormente studiati ) sono indissolubilmente legati alle strutture biologiche della nostra materia cerebrale e ai flussi di energia che si realizzano al suo interno.

Ciò vale anche per le funzioni superiori della nostra mente, che sono strettamente correlate con le funzioni del nostro cervello, ivi compresa quella attività complessa che mettiamo sotto il nome di coscienza.

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