Il rosso che vedo io e il rosso che vedi tu

kitaoka_redspiralsIl rosso che vedi tu è uguale al rosso che vedo io? Direi di trascurare i risvolti filosofici della questione e di rispondere alla domanda come se fosse perfettamente appropriata. Mettiamo insomma che tu, mantenendo la tua identità, possa trasferirti nel mio corpo (Invasion of the Vision Snatchers*) e vedere il mondo attraverso il mio sistema visivo. Guardi un pomodoro maturo, poi, zip!, traslochi nella mia testa e lo guardi ancora: il suo colore è cambiato?

I colori che vediamo dipendono dall’attività di tre tipi di coni, soprannominati familiarmente coni rossi, verdi e blu perché rispondono di preferenza alle lunghezze d’onda lunghe (“rosse”), medie (“verdi”) e corte (“blu”) della luce. La luce riflessa dal pomodoro attiva soprattutto i coni rossi, un po’ meno i coni verdi e per niente i coni blu. Insomma, il colore che vediamo contemplando il pomodoro è dato da uno preciso rapporto, calcolato in alcune aree del cervello, tra le attività dei nostri coni rossi e verdi. Se coni rossi e verdi sono egualmente attivi, vediamo giallo; man mano che i coni rossi diventano più attivi di quelli verdi, il giallo diventa arancio e poi rosso. Potrebbero i nostri sistemi visivi essere così diversi da generare pomodori di colori diversi?

In alcuni casi, ça va sans dire. Per esempio, se sono un maschio ho una probabilità su dodici di essere daltonico. Il cervello di un daltonico non è capace di confrontare fra loro i livelli di attività dei coni rossi e verdi; è come se questi due livelli fossero sempre identici, per cui il risultato non può essere altro che giallo. Spòstati nella mia testa e il pomodoro ti apparirà giallognolo (anche se io ho imparato a chiamarlo “rosso”). Se invece sono una femmina potrei, tanto per dire, avere quattro coni diversi anziché tre; con la mia super-visione tetracromatica distinguerei sfumature di rosso che a te sembrano uguali. Spòstati nella mia testa e il pomodoro ti apparirà di un rosso diverso da prima.
Troppo facile puntare sulle eccezioni, dirai tu: ma se abbiamo tutti e due una visione a colori “normale”?
Beh, le prime fotografie di rètine umane con una risoluzione decente si è riusciti a ottenerle solo tre anni fa, e a sorpresa queste hanno rivelato che il rapporto fra coni rossi e verdi varia in modo impressionante fra un individuo e l’altro, addirittura fino a 40 volte. Alcuni di noi hanno lo stesso numero di coni rossi e verdi, in altri i coni rossi sono il doppio o il quadruplo di quelli verdi e così via. Se io ho un rapporto fra coni molto diverso dal tuo, quando traslochi nella mia testa il pomodoro ti apparirà di un rosso diverso da prima. La cosa stupefacente è che non è così diverso come ci si aspetterebbe: se fra tanti campioncini di giallo devono scegliere il giallo puro, quello che non tende né al rosso né al verde, persone con rapporti diversissimi fra coni indicano gialli molto simili. Questo vuol dire che nei cervelli esiste un meccanismo che calibra i colori allo stesso modo, compensando le differenze tra retine.
Un altro segno dell’esistenza di questo meccanismo di calibrazione è che il giallo visto come puro si sposta verso il rosso se si passa qualche ora al giorno in una stanza illuminata da luce rossa; cessata definitivamente la frequentazione della stanza rossa, ci vuole una settimana prima che il giallo torni quello di prima. Ne deduco che, se io e te avessimo sistemi visivi identici ma tu ti trasferissi nella mia testa al mio ritorno da una spedizione nel (giallo) Sahara o nella (bianca) Groenlandia, il pomodoro ti apparirebbe di un rosso diverso; ogni differenza, però, svanirebbe dopo qualche giorno che alloggi nella mia testa. Se condividiamo il mondo e le luci che lo illuminano, condividiamo anche il rosso dei pomodori.

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DOVE NEL LIBRO: capitolo 2, Il sistema visivo, e capitolo 3, Come vediamo i colori. La morale è che la visione a colori è guidata dalla nostra esperienza del mondo, mediante un meccanismo plastico che calibra i colori che vediamo sulla base di quelli dell’ambiente in cui ci troviamo a vivere—che dipendono fondamentalmente dall’illuminazione. Ho scritto la versione originale di questo pezzo, in risposta alla domanda di un lettore, per la rivista Coelum Astronomia (rubrica Fatti & Opinioni, aprile 2009).

ILLUSTRAZIONE: Qualche volta il rosso che vedo io è diverso dal rosso che vedo io. Questa immagine contiene un’unica tonalità di rosso, anche se i segmenti rossi appaiono arancioni all’interno delle spire gialle, e magenta all’interno delle spire blu (Akiyoshi Kitaoka, 2002).

RIFERIMENTI: Invasion of the Vision Snatchers è un omaggio a Invasion of the Body Snatchers (L’Invasione degli Ultracorpi): un celebre film, tratto da un racconto di fantascienza di Jack Finney, nel quale le persone vengono rimpiazzate da copie aliene perfettamente identiche ma prive di emozioni. Nella sindrome di Capgras (e questa non è fantascienza), una dissociazione fra emozioni e riconoscimento dei volti fa sì che gli individui affetti credano che parenti e amici siano stati sostituiti da impostori a loro identici.

Il mio occhio spiegato al calamaro (parte II)

interior camouflage, Desiree Palmen 2004

Interior camouflage, Desiree Palmen 2004

Come si diceva, la retina del nostro occhio è capovolta: un pasticcio, perché per poter uscire dall’occhio il nervo ottico deve bucare il tetto anziché il pavimento. Il risultato è un foro nello strato più prezioso, quello dei fotorecettori. Insomma, uno degli uffici al piano terra è vuoto, non ha nemmeno una singola cellula scrivana. Questa zona è detta macchia cieca: data l’assenza di fotorecettori, la luce che la colpisce non viene percepita affatto. Ma allora quando guardiamo in giro dovremmo vedere un buco! Un buco piccolo piccolo forse? Altro che piccolo: la macchia cieca è grande a sufficienza da far svanire un mandarino tenuto alla distanza del braccio teso.

In questa beata ignoranza veniamo mantenuti da due circostanze: la prima è che il nostro occhio si muove in continuazione, per cui il buco si sposta rapidissimamente di qua e di là, la seconda è che di occhi ne abbiamo due, e la regione del campo visivo invisibile a un occhio è visibile all’altro. Per sperimentare la macchia cieca dobbiamo non solo tapparci un occhio e tenere lo sguardo ben fermo, ma anche ricorrere a un trucchetto (a pagina 35 del libro, oppure qui, o anche qui). In queste dimostrazioni si fissa qualcosa, ad esempio una croce, tenendo aperto un solo occhio, e qualcos’altro, ad esempio un mandarino, sparisce. Il mandarino però non viene rimpiazzato da un “nulla” o da un “vuoto”: semplicemente, le caratteristiche della zona circostante si espandono all’area in cui il mandarino si trovava. Se il mandarino stava su una tovaglia bianca, l’area ex-mandarino si riempie di bianco; se stava su una tovaglia a righe, si riempie di righe. Si pensa che questa rappresentazione “fantasma” sia creata dalle cellule della corteccia visiva che si trovano vicino a quelle rimaste temporaneamente senza stimolazione. L’attivazione limitrofa si estenderebbe alla zona silente, un processo analogo a quello che si verifica nella sindrome dell’“arto fantasma”, in cui persone che hanno perso un braccio o una gamba continuano a percepirne la presenza.

Avete capito, insomma, che la fortuna di poter vedere una scena senza buchi e la disgrazia di sentire prurito o dolore a una gamba amputata si somigliano. Certo sarebbe stato meglio ritrovarsi direttamente col modello di occhio corretto, quello del calamaro, in cui vasi sanguigni e fibre nervose provengono da dietro la retina invece che da davanti. In questo modello, la retina è saldamente ancorata al fondo dell’occhio mediante le fibre nervose. Nel nostro, invece, il tappeto dei fotorecettori si può staccare con relativa facilità dal fondo dell’occhio, dando origine a un malanno serio che si chiama distacco di retina.
Ah, già. Avevo promesso di svelarvi come si fa a far passare i crampi a una mano che non c’è più. Sarebbe stato considerato impossibile fino a poco tempo fa, quando si credeva che la sindrome dell’arto fantasma fosse causata da un’irritazione delle terminazioni nervose recise durante l’amputazione. La recente comprensione del meccanismo reale ha permesso di trovare una soluzione semplice e geniale: lo si fa con gli specchi. (È incredibile il numero di problemi che possono essere risolti con gli specchi.) Il paziente infila l’arto sano (ad esempio, il braccio destro) in una delle due camere di una scatola speciale, divisa a metà da un doppio specchio, e l’arto amputato dall’altra parte. Nello specchio della camera di destra, il paziente vede la mano destra sana riflessa nella posizione in cui si troverebbe la mano sinistra mancante. A questo punto muove la mano destra, proprio come farebbe per rilassarla, e guardandone l’immagine riflessa ha la sensazione di muovere e rilassare anche la mano sinistra. Di solito questo esercizio arreca un sollievo immediato; in alcuni casi, un sollievo permanente.
Lasciarsi ingannare da quel che vediamo non è mica sempre una fregatura.

DOVE NEL LIBRO: capitolo 2, Il sistema visivo; scommetto che riuscite a far sparire il dischetto nero della Figura 2.9.

ILLUSTRAZIONE: L’illustrazione mostra un caso in cui, invece di vedere quello che non c’è—come facciamo quando completiamo la parte della scena che cade sulla nostra macchia cieca—non vediamo quello che c’è. O voi la vedete, la persona seduta di spalle, china in avanti e appoggiata al tavolo? A proposito, bella maglietta! (Desiree Palmen, 2004. Trovate qui altre opere di body camouflage della stessa artista. Le persone fotografate indossano abiti, in questo caso dipinti a mano, che riproducono la parte retrostante della scena. Il mantello che rende invisibili potrebbe essere basato sullo stesso principio; ecco un prototipo rudimentale, ma questo è solo l’inizio.)

Il mio occhio spiegato al calamaro

Quando un braccio o una gamba vengono amputati, succede che i pazienti continuino a sentirne la presenza. Non una gran compagnia, perché in alcuni malcapitati l’arto fantasma ha i crampi. I crampi a un braccio vero vanno e vengono, ma quelli a un braccio che non esiste non passano mai; di rimediare con un massaggio non se ne parla.
Ci tocca consolarci in un altro modo: se non esistessero braccia e gambe fantasma, il mondo che vediamo attorno a noi avrebbe un buco, e mica un buco da poco.

Il mio occhio è una sfera con un utile tappetino all’interno, sul fondo. Questo tappetino (la rètina) è una specie di sistema postale, con cellule “scrivane” (i fotorecettori) che rispondono alla luce e la convertono in segnali elettrici; cellule “intermediarie” che ricevono i segnali dalle cellule scrivane e li passano alle cellule postine; e cellule “postine” che li recapitano al cervello. Immaginate che il tappetino sia un condominio a tre piani: al piano più alto le scrivane, al piano sotto le intermediarie, e al piano terra le postine. Da qui al cervello c’è un po’ di strada, ma le postine non hanno bisogno di spostarsi: hanno codine lunghe e sottili, che ricoprono il pavimento e per praticità si raggruppano tutte in un fascio, il nervo ottico. Il nervo ottico deve bucare l’occhio per uscire, e che sarà mai se c’è un buco sul pavimento: tanto siamo al piano terra, giusto? Ah! qui entra in scena il calamaro, con tanto di fanfara.
Nell’occhio del calamaro, il buco sta intelligentemente sul pavimento; ma nel nostro (e in quello degli altri vertebrati), il buco sta sul tetto. Il tappetino è capovolto: la luce in arrivo deve attraversare prima il pavimento ricoperto di cavi, poi le cellule postine, poi le cellule intermediarie, poi le cellule scrivane; solo a questo punto viene captata e trasformata in segnali elettrici. Gran parte della luce arriva a destinazione comunque, perché la retina è sottile e le cellule praticamente trasparenti; però non venitemi a dire che siamo nel migliore dei mondi possibili. Tanto è vero che l’evoluzione ci ha messo una toppa: nel punto centrale della retina, dove mettiamo a fuoco quello che vogliamo vedere chiaramente, c’è una sorta di precipizio, una stanzucola al piano terra. Qui le cellule scrivane non hanno nessuno sulla testa: le cellule postine e intermediarie sono ammucchiate di lato.
Specie in presenza di calamari, dobbiamo ammettere che questa retina rovesciata è un caso plateale di errore di progettazione. L’errore non era tale nel progetto originario: il primo occhio era un gruppo di cellule sensibili alla luce, collocato sotto la pelle di un nostro minuscolo antenato trasparente. Le fibre nervose vi giungevano dall’esterno, una soluzione buona come un’altra per una creatura trasparente. L’evoluzione ha edificato su queste basi, e centinaia di milioni di anni non hanno potuto far nulla per eliminare il difetto di partenza.

[CONTINUA: Questo post ha una seconda parte, in arrivo prossimamente, in cui si sciolgono i nodi sospesi. In particolare, si svela perché del buco non ci accorgiamo, che diamine c’entra l’arto fantasma, e come far passare i crampi a un braccio che non c’è più.]

DOVE NEL LIBRO: capitolo 2, Il sistema visivo.

ILLUSTRAZIONE: Un calamaro gigante (9 metri), catturato in Nuova Zelanda nel 2000 ed esposto al Museo Nazionale di Storia Naturale di Parigi. Se sembra di plastica, è perché è stato plastificato sostituendo i liquidi corporei con un polimero a indurimento.

I coni delle donne (colpo di scena)

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Come si diceva, fatta eccezione per i daltonici noi tutti abbiamo tre tipi di cono, sensibili al rosso, al verde e al blu – la famosa visione tricromatica. Ciascun tipo di cono ci rende capaci di distinguere circa 100 gradazioni di colore, ma siccome il cervello combina queste variazioni in modo esponenziale, alla resa dei conti ognuno di noi può vedere 1 milione di colori differenti. Niente male, dite? Aspettate, che non è finita.

Forse ricordate che i geni del pigmento “rosso” e del pigmento “verde” se ne stanno spalla a spalla sul cromosoma sessuale X, e che le donne hanno due copie di X, una ereditata dalla madre e una dal padre. A un certo punto dello sviluppo cellulare una delle X viene disattivata (le informazioni che porta sono tutti doppioni), ma la produzione dei pigmenti dei coni inizia prima. Quindi, per esempio, ogni donna fabbrica circa metà dei suoi coni “rossi” con la ricetta materna, e l’altra metà con la ricetta paterna. (Le daltoniche sono mosche bianche proprio perché, per fare una signora daltonica, sia mamma che papà devono essere portatori del gene difettoso, mentre per fare un signore daltonico la mamma basta e avanza.)
Ora, le ricette del pigmento “rosso” non sono tutte perfettamente identiche ma possono variare leggermente, un po’ come le ricette del sugo di pomodoro. E c’è di più. Quando producono copie di sé stessi per i posteri, i geni del pigmento “rosso” e “verde” a volte sbagliano e, essendo adiacenti, si scambiano un pezzettino. Ne risulta una ricetta per il “rosso” che ha dentro un ingrediente della ricetta per il “verde”. I coni che contengono questo pigmento saranno massimamente sensibili non più al rosso, ma a una frequenza intermedia fra rosso e verde, un arancio ad esempio.
I coni delle donne derivano sempre da due ricette distinte. Ne consegue che i coni di ciascuna donna saranno sì praticamente uguali fra loro o molto simili nella maggior parte dei casi, ma non in tutti. Per forza di cose alcune donne devono avere due tipi di cono rosso (o verde) talmente diversi da non poter più essere considerate tricromatiche (3 tipi di cono: rosso, verde, blu), ma tetracromatiche (4 tipi di cono: rosso, arancio, verde, blu). Naturalmente il cervello deve essere in grado di interpretare i segnali provenienti da questi quattro tipi di cono – e pare che lo sia.
Una persona dotata di super-visione tetracromatica è teoricamente in grado di distinguere non 1 milione, ma 100 milioni di colori diversi. Chi ha fatto i conti ha concluso che queste signore e signorine potrebbero essere il 2-3% della popolazione femminile mondiale, che niente niente significa 99 milioni di superdonne. Per il momento, ne sono state identificate una o due.
Care lettrici: fatevi sotto! cominciate col contare i diversi colori dell’arcobaleno… Sono solo 7 o 8 per noi normali tricromati, ma voi fantasmagoriche tetracromate dovreste vederne 10 o più.

DOVE NEL LIBRO: capitolo 3, Come vediamo i colori. Per gli addetti ai lavori, l’articolo che confronta le prestazioni visive di tricromati e tetracromate è qui.

ILLUSTRAZIONE: i cerchi concentrici centrali sembrano gialli su sfondo rosso e bianchicci su sfondo blu, giusto? In realtà sono identici. L’immagine è di Akiyoshi Kitaoka. Per sapere se siete daltonici fate il test. Per capire come vedono i daltonici se non lo siete, e per correggere immagini a colori se lo siete, planate qui.

I coni delle donne

i due quadratini con il punto sono identici

La visione a colori dei vertebrati dipende da speciali cellule a forma di cono che si trovano sulla retina. È cruciale quanti tipi diversi di cono ci sono, perché ogni tipo contiene un pigmento sensibile a una diversa porzione di lunghezze d’onda. Gli uccelli, le lucertole, le tartarughe e molti pesci hanno quattro tipi di cono (e un mondo visivo meravigliosamente variopinto), ma la maggioranza dei mammiferi, cani e gatti compresi, è equipaggiata con due tipi soltanto. A dire il vero gli antenati dei mammiferi ne possedevano l’intero set, ma i primi mammiferi persero due tipi di cono in una fase della loro evoluzione in cui (probabilmente per non incrociare i grossi dinosauri) erano diventati notturni, e vedere a colori non era più molto utile. I progenitori di un gruppo di scimmie del Vecchio Mondo (i quali hanno fatto da bisavoli pure a noi), però, a un certo punto riacquistarono un terzo cono grazie alla duplicazione e mutazione di uno degli altri due – o, più precisamente, di uno dei due geni che contenevano le istruzioni per produrre i relativi pigmenti. Gli individui con questa mutazione erano in grado di distinguere il rosso dal verde e, tra frutti rossi e foglie verdi, dovevano trovarsi sensibilmente avvantaggiati all’ora di pranzo. Ecco perché noi abbiamo la visione tricromatica, cioè tre tipi di cono (sensibili al rosso, al verde e al blu).
Punti deboli di questo escamotage: il gene del pigmento “rosso” e quello del pigmento “verde” se ne stanno l’uno accanto all’altro (dopotutto uno è nato dall’altro per un errore di copiatura) sul cromosoma sessuale X, mentre il gene del pigmento “blu” alberga per conto suo su un cromosoma dei soliti. Poniamo ora – cose che succedono – che uno dei due geni su X, ad esempio quello che contiene la ricetta per fabbricare il pigmento “rosso”, sia difettoso. Se questo capita in un maschio, la frittata è fatta: i maschi hanno un unico cromosoma X (ereditato dalla madre), per cui niente istruzioni su come si fa il pigmento “rosso”, niente “coni rossi”, impossibile distinguere il rosso dal verde. In una femmina invece le cose si aggiustano: il pigmento “rosso” entra in produzione comunque, dietro la guida del gene sano situato sull’altra copia del cromosoma X. (Le femmine hanno due copie di X, quindi potenzialmente una copia di backup di un mucchio di roba.) Ecco perché ci sono tanti daltonici e poche daltoniche.

[Questo post ha una seconda parte, con annesso colpo di scena, qui.]

DOVE NEL LIBRO: capitolo 3, Come vediamo i colori.

ILLUSTRAZIONE: I quadrati centrali dei due dischi (quelli con il puntino) appaiono verde l’uno e arancio l’altro, ma sono in realtà identici. Se siete lettori abituali del blog ormai ne sapete a sufficienza per credermi sulla parola, ma se così non fosse controllatelo di persona qui (dovrete spostare il mouse sull’area in alto a destra, sotto la scritta ‘mask’).

Saran belli gli occhi neri, saran belli gli occhi blu

heterochromic catIl colore base degli occhi di noi tutti, biondi e mori, è l’azzurro, e per la stessa ragione per cui sono azzurri il cielo e il mare. A causa della sua composizione, infatti, l’iride (la parte colorata dell’occhio) diffonde la luce che la colpisce, ovvero la rinvia in tutte le direzioni. Le lunghezze d’onda che vengono diffuse in misura maggiore sono le più corte, quelle che corrispondono alla percezione del blu. L’iride però contiene anche melanina, un pigmento che assorbe varie lunghezze d’onda. Quando la melanina è abbondante la maggior parte della luce viene assorbita, facendo apparire l’iride marrone scuro. Una quantità inferiore di melanina rende gli occhi nocciola o verdi, e una quantità ancor più esigua rende visibile il colore azzurro.
Un tempo si pensava che la quantità di melanina che si deposita nell’iride fosse controllata da un unico gene, con due possibili varianti (alleli): “marrone” e “azzurro”. Dato che ereditiamo un allele da mamma e uno da papà, ognuno di noi ne ha due, che possono essere uguali o diversi; quando sono diversi, l’allele “marrone” la fa da padrone sull’allele “azzurro”, producendosi in occhi marroni. Oggi sappiamo che non abbiamo solo un gene marrone/azzurro, ma anche un gene verde/azzurro. Il verde domina sull’azzurro, e il marrone domina sull’intera compagnia.
Quest’ordine di beccata è facile da spiegare. L’allele marrone dice all’occhio (passatemi l’espressione) di produrre tanta melanina. L’allele verde dice all’occhio di produrne un po’. L’allele azzurro sta sempre zitto. Ecco perché per avere occhi verdi occorre che l’allele marrone sia assente dal gruppo, e per avere occhi azzurri bisogna che manchino sia il marrone che il verde.
Per farvi un’idea di come funzionano le varie combinazioni, dilettatevi con questo calcolatore o quest’altro: dato il colore degli occhi dei genitori, il calcolatore vi restituisce la probabilità che i pupi abbiano occhi marroni, verdi o azzurri. Da non usare come test di paternità, perché i due geni marrone/azzurro e verde/azzurro sono sì le primedonne, ma i coprimari non mancano (tant’è che i nostri occhi sono anche grigi, nocciola, ambra, viola). Un gene può addirittura mutare per strada: per questo, anche se succede di rado, non è impossibile che il figlio di due genitori dagli occhi azzurri si ritrovi, miracolosamente, con occhi marroni.

DOVE NEL LIBRO: Perché si sono evoluti occhi di tanti colori differenti? In che senso l’iride è più affidabile del passaporto? Funziona l’iridologia? Tutto nel capitolo 2, Il sistema visivo.

ILLUSTRAZIONE: Se una delle due iridi contiene più melanina dell’altra, gli occhi avranno colore diverso. Questo problema (eterocromia) è relativamente frequente nei cani Husky e nei gatti, e ogni tanto fa capolino anche nella nostra specie. Non è il caso di David Bowie, i cui occhi appaiono di colore diverso per il danneggiamento (conseguente a un colpo ricevuto durante una zuffa) del nervo che controlla l’apertura di una delle due pupille — ora permanentemente dilatata.
L’immagine del gatto viene da qui.

Contate le macchie scure e fatemi sapere

scintillating gridChe fastidio. A che cosa è dovuto il lampeggiare di macchie scure in questa figura? Negli anni Cinquanta, registrando l’attività delle cellule retiniche di un gatto, Stephen Kuffler rimase stupefatto nello scoprire che queste rispondevano meglio a macchie luminose piccole che a macchie luminose grandi. Kuffler ne dedusse, correttamente, che ogni cellula era non soltanto attivata dalla luce che cadeva su una certa zona della retina (il centro del suo campo recettivo), ma anche inibita dalla luce che cadeva nella regione immediatamente circostante (la periferia del suo campo recettivo).
Sui dischetti bianchi alle intersezioni di questa “griglia scintillante” vediamo comparire e scomparire delle macchioline nere. L’effetto (scoperto da J. R. Bergen nel 1993 e indipendentemente riscoperto l’anno dopo, in versione più avvincente, da Elke Lingelbach) è dovuto probabilmente ad una piccola sfasatura temporale fra le risposte del centro (attivazione) e della periferia (inibizione). Le risposte eccitatorie sono più rapide di quelle inibitorie. Di conseguenza, ogni volta che il nostro occhio si sposta sull’immagine, le cellule che segnalano “bianco” in corrispondenza delle intersezioni generano una risposta vigorosa, che viene ridotta bruscamente non appena arriva l’inibizione dalle cellule vicine. Questa riduzione della risposta viene percepita come un improvviso oscuramento del disco bianco, e crea una sensazione di sfarfallìo mentre muoviamo gli occhi.

DOVE NEL LIBRO: capitolo 4, Come vediamo i grigi. Nel libro troverete anche la versione classica, non scintillante ma pur sempre notevole, di questa illusione: la griglia di Hermann, descritta nel diciannovesimo secolo.

RIFERIMENTI: Schrauf, M., Lingelbach, B., Lingelbach, E., & Wist, E. R. (1995). The Hermann grid and the scintillation effect. Perception, 24, suppl., 88–89.
Schrauf, M., Lingelbach, B., & Wist, E. R. (1997). The scintillating grid illusion. Vision Research, 37, 1033–1038.

Domande e risposte: vedere sott’acqua e sopra

DOMANDA. Cara dottoressa, vorrei chiederle come fanno gli animali che vivono sia dentro che fuori dall’acqua ad avere un visione corretta nei due ambienti? Penso alle rane, agli ippopotami, ai coccodrilli ecc. Magari sott’acqua hanno i nostri stessi problemi ma non hanno ancora inventato la maschera? Rileggendo il suo libro a pagina 22 non ho trovato risposta e mi sono incuriosito.
RISPOSTA. Rane e coccodrilli hanno una specie di “terza palpebra” trasparente che chiudono quando si immergono, ma la sua funzione è unicamente protettiva. Questo rivestimento trasparente non aiuta a vedere più nitidamente sott’acqua, come fa invece la nostra maschera da subacqueo. D’altronde, ippopotami e rane non ne hanno un gran bisogno (le rane si nutrono soprattutto di insetti, gli ippopotami sono erbivori). I coccodrilli, invece, il problema di identificare accuratamente la posizione di prede acquatiche ce l’hanno, ma l’hanno risolto evolvendo la capacità di rilevare cambiamenti nella pressione dell’acqua attorno al muso: in pratica, avvertono le vibrazioni provocate dal movimento della preda.

DOMANDA. La sua risposta riguarda soprattutto animali che per la maggior parte del tempo tengono gli occhi nel “nostro mondo”. Ma i mammiferi marini? Per loro la situazione è decisamente rovesciata. Allora dovrebbero avere degli occhi adatti al mondo sommerso. Ma allora come faranno i delfini addestrati ad essere così precisi anche nei loro movimenti nel mondo aereo? Dopo questo le prometto che sull’argomento non le chiederò altro.
RISPOSTA. I delfini riescono, in effetti, a vedere bene sia in acqua sia fuori dall’acqua, e questo grazie a due adattamenti. Primo, il loro cristallino, proprio come quello dei pesci, è una lente praticamente sferica, la cui curvatura devia la luce a sufficienza da compensare l’assenza di rifrazione della cornea in ambiente acquatico. Secondo, il cristallino del delfino ha la straordinaria proprietà di potersi spostare avanti o indietro nell’occhio, in modo da far convergere sempre la luce esattamente sulla retina. Non c’è da sorprendersi che il delfino abbia un’eccellente messa a fuoco sia sott’acqua che sopra, e noi no.

DOVE NEL LIBRO: Che cos’è il cristallino, come riusciamo a mettere a fuoco le immagini, perché sott’acqua non vediamo nitidamente, perché a una certa età diventiamo presbiti? Tutte le risposte nella sezione 2.1 (capitolo 2, Il sistema visivo).

IMMAGINE: Cane e delfino (fotografia). © Paul Riley.

Gli oggetti che vediamo sono costruzioni del nostro cervello

L’espressione «costruire il mondo» può sembrare una licenza poetica, ma non lo è affatto. Quando vi guardate attorno non avete l’impressione di costruire le cose, ma di guardarle: le cose stanno lì fuori e hanno quell’aspetto, indipendentemente dal fatto che voi le guardiate o no. Ma questa sensazione è dovuta unicamente al fatto che siete esperti e veloci nel costruire. Sicuramente non avete nemmeno l’impressione di trovarvi su una palla sospesa nel vuoto che ruota alla velocità di millesettecento chilometri all’ora (all’equatore), eppure è proprio così che stanno le cose.

Che l’esperienza degli oggetti sia creata per intero dal cervello risulta forse un po’ più facile da mandar giù quando si considera quel che succede quando un ictus, o un qualche altro malanno, danneggia le aree cerebrali che si occupano del processo di costruzione. Possono accadere due cose: o il sistema non funziona più (agnosia visiva), oppure funziona troppo (sindrome di Charles Bonnet), ed è difficile decidere quale delle due sia la più tremenda. Un caso ben documentato di agnosia visiva è quello del signor S., che dopo un avvelenamento da monossido di carbonio smise di costruire, e quindi di vedere, gli oggetti. Il signor S. aveva una vista eccellente, e percepiva senza problemi linee, colori e movimenti: il problema era che non riusciva più a combinarli in modo da creare gli oggetti corrispondenti. Di conseguenza, non riusciva nemmeno a identificare i suoi familiari o il medico (anche se era in grado di descriverne i contorni e i colori), finché non cominciavano a parlare.

I costi di un iperfunzionamento del nostro apparato di costruzione degli oggetti sono esemplificati dal caso della signora B., che dopo un ictus all’emisfero destro cominciò a vedere oggetti che non c’erano, come bambini che ridevano o strade piene di traffico, in modo assolutamente realistico e completo di ogni dettaglio. Occasionalmente, l’allucinazione visiva era accompagnata da un’allucinazione tattile perfettamente sincronizzata: una volta la signora B. vide il suo cane (morto da tempo) arrivare tutto bagnato, e strofinandolo con un asciugamano ebbe la sensazione anche tattile del corpo del cane e del pelo umido. Cose che sembrano incredibili. Eppure, i meccanismi che creano bambini, autobus e cani «irreali» nel cervello della signora B. sono gli stessi che creano bambini, autobus e cani «reali» nel nostro. Se siamo tentati di ribattere che c’è una mastodontica differenza, perché la signora B. è «matta» (cioè il suo cervello funziona male) e noi no, rinviamo la contestazione a domani e dormiamoci su. Mentre sogniamo, il nostro cervello costruirà un mondo perfettamente convincente, con al centro un «noi stessi» perfettamente convincente che quel mondo vede, tocca e ascolta. La differenza principale fra questo mondo simulato e il mondo che noi consideriamo reale è che il primo comincia quando ci addormentiamo, e il secondo quando ci svegliamo. Mentre ci siamo dentro, ciascuno dei due mondi appare pienamente reale, e ciascuno contiene una rappresentazione di noi stessi dotata di corpo, mente e coscienza. Per quanto la cosa possa essere controintuitiva, i sogni e le allucinazioni rivelano che il mondo che vediamo fuori di noi è in realtà dentro di noi.

Diversamente da ciò che succede nei sogni e nelle allucinazioni, il sistema di creazione del mondo è guidato normalmente dalla stimolazione sensoriale proveniente dagli oggetti fisici, e produce pertanto normalmente oggetti percepiti che agli oggetti fisici sono in qualche modo collegati. La percezione, insomma, è un’allucinazione guidata. I cani che vediamo noi non sono meno «costruiti» dei cani che vede la signora B.; la differenza è che noi li costruiamo adoperando un maggior numero di vincoli e che i nostri simili usano gli stessi vincoli, per cui le amiche della signora B. il suo cane non lo vedono, ma il nostro sì.

DOVE NEL LIBRO: Capitolo 5, Come vediamo gli oggetti.

IMMAGINE: The Christmas wall-of-blocks (Bressan, 2006). Tutti i rombi (quattro file) sono identici e hanno lo stesso colore bianco, ma quelli della prima e della terza fila dall’alto appaiono più bianchi di quelli della seconda e della quarta. Da Bressan, P. (2006). The place of white in a world of greys: a double-anchoring theory of lightness perception. Psychological Review, 113, 526-553.

RIFERIMENTI: Gli argomenti che presento in questo post sono esposti ed elaborati nel bel libro Visual Intelligence di Donald Hoffman.

UPDATE! Oliver Sacks parla, in un inglese molto chiaro, della sindrome di Charles Bonnet: “What hallucination reveals about our minds”, TED talks, febbraio 2009 (disponibile sul sito TED da settembre 2009).