Nell’apparentemente semplice processo di “vedere” sono coinvolti meccanismi neurali complessi, non del tutto compresi. La percezione visiva consiste di due componenti chiave: l’analisi dell’informazione e la consapevolezza soggettiva. Questa tesi riporta degli esperimenti comportamentali aventi lo scopo di far luce su due condizioni in cui l’esperienza e la sensazione percettiva sono dissociate: l’immaginazione e la soppressione visiva. IL CASO DELL'IMMAGINAZIONE VISIVA Una questione da lungo dibattuta è se la percezione ed immaginazione visiva condividono analoghi meccanismi cognitivi e neurali. Per chiarire questo problema abbiamo confrontato gli effetti di stimoli visivi reali e generati mentalmente sul tempo di reazione semplice (TR). In cinque esperimenti sono stati studiati gli effetti di differenze in luminanza, contrasto, frequenza spaziale, velocità di movimento ed orientamento. Con l’interessante eccezione della frequenza spaziale, in tutti gli altri compiti, percezione ed immaginazione hanno mostrato effetti qualitativamente simili. E’stata trovata una corrispondenza fra gli effetti al compito percettivo ed immaginativo per luminanza, contrasto, velocità di movimento ed orientamento di linee. Diversamente, l’interazione fra frequenza spaziale e compito era significativa: le risposte erano più veloci per reticoli di bassa rispetto ad alta frequenza spaziale solo per gli stimoli presentati visivamente. Il presente studio, dunque, mostra come variabili dipendenti di base esercitino simili effetti sul TR sia quando gli stimoli sono presentati visivamente che immaginati. Tali risultati sono indubbiamente a favore di una sovrapposizione fra le rappresentazioni strutturali della percezione e dell’immaginazione visiva. IL CASO DELLA SOPPRESSIONE VISIVA Quando gli input provenienti dai due occhi sono incompatibili e non possono essere fusi in un singolo percetto coerente, si verifica un fenomeno chiamato rivalità binoculare. Gli input visivi raggiungono alternativamente la consapevolezza per pochi secondi cosicché mentre un percetto è visibile, cioè dominante, l’altro è invisibile, cioè soppresso. I meccanismi neurali sottostanti la rivalità binoculare sono ampiamente dibattuti. Dati recenti mostrano una correlazione fra l’attività nella corteccia striata e lo stato percettivo riportato soggettivamente. Ad ogni modo, si sa ancora poco sul ruolo degli stadi di elaborazione precoce a livello sottocorticale. La presente Tesi fornisce una prova del coinvolgimento della via sottocorticale durante la rivalità binoculare. Il paradigma sperimentale impiegato è l’effetto degli stimoli ridondanti (noto come redundant target effect, RTE) con stimoli presentati in modo da generare una rivalità binoculare. Il RTE consiste nella maggiore velocità a rispondere a due (o più) target, rispetto ad uno solo. Tale effetto è mediato da un processo di sommazione spaziale in cui le strutture sottocorticali, compreso probabilmente il collicolo superiore, hanno un ruolo importante. In questo studio, abbiamo presentato dei Gabor in modo tale da generare una rivalità binoculare in un lato del punto di fissazione e una fusione nell’altro. Il/I target era/erano un incremento di contrasto del/i Gabor, che poteva essere visto oppure soppresso. L’effetto dello stesso target ridondante è stato confrontato quando questo era nella fase di dominanza e di soppressione. Il RTE trovato quando il target ridondante era dominante scompariva quando lo stesso target era percettivamente soppresso. Poiché il RTE era attribuibile ad una coattivazione neurale, tale dato suggerisce che il processo di soppressione coinvolge la via neurale del RTE. Questi risultati sono in linea con l’idea che la soppressione binoculare coinvolga processi visivi a stadi precoci, probabilmente antecedenti alla corteccia visiva primaria.

Behind the apparently simple process of “seeing”, there are complex neural mechanisms involved that are not completely understood. Visual perception consists of two key components: information analysis and subjective awareness. This thesis reports some behavioural experiments to cast further light on two conditions in which perceptual experience and sensation are dissociated: visual imagery and visual suppression. THE CASE OF VISUAL IMAGERY: A long standing issue is whether perception and mental imagery share similar cognitive and neural mechanisms. To cast further light on this problem we compared the effects of real and mentally generated visual stimuli on simple reaction time (RT). In five experiments we tested the effects of difference in luminance, contrast, spatial frequency, motion and orientation. With the intriguing exception of spatial frequency in all other tasks perception and imagery showed qualitatively similar effects. We found a correspondence between perception and imagery effects for luminance, contrast, speed of motion, and line orientation. In contrast, we found an interaction between perception and imagery for spatial frequency: gratings of low spatial frequency were responded to more quickly than those of higher spatial frequency only for visually presented stimuli. Thus, the present study shows that basic dependent variables exert similar effects on visual RT either when retinally presented or imagined. The present results undoubtedly provide support for some overlap between the structural representation of perception and imagery. THE CASE OF VISUAL SUPPRESSION: Binocular rivalry occurs when the inputs from the two eyes are incompatible and cannot be fused into a single, coherent percept. The visual inputs reach alternatively consciousness for a few seconds and while one percept is seen (dominant) the other is invisible (suppression). The neural mechanisms underlying binocular rivalry have been much debated. Recent evidence shows a correlation between the activity in the striate cortex and the subjectively reported state of rivalry. However, little is known about the role of subcortical processing stages. Here we provide evidence for an involvement of subcortical pathways during binocular rivalry. To this purpose, we employed the redundant target effect (RTE) with stimuli undergoing binocular rivalry. RTE simply means that response to two (or more) targets is faster than to one. It is mediated by a spatial summation process where subcortical structures, likely involving the superior colliculus, play an important role. In this study, Gabors were presented in a way to generate binocular rivalry on one side and fusion on the other side of the fixation cross. Target/s was/were a contrast increment of the Gabor that could be visible or perceptually suppressed. The effects of the same redundant target were compared when it was dominant and it was suppressed. The RTE found when the redundant target was dominant disappeared when the same target was perceptually suppressed. Since the RTE was ascribable to a neural coactivation, the present finding suggests that visual suppression involves the RTE pathway. These results support the idea that binocular suppression involves visual processes at early stages, prior to the primary visual cortex.

Dissociating perceptual experience and sensation: the case of visual imagery and visual suppression

BROGGIN, Elena
2011-01-01

Abstract

Behind the apparently simple process of “seeing”, there are complex neural mechanisms involved that are not completely understood. Visual perception consists of two key components: information analysis and subjective awareness. This thesis reports some behavioural experiments to cast further light on two conditions in which perceptual experience and sensation are dissociated: visual imagery and visual suppression. THE CASE OF VISUAL IMAGERY: A long standing issue is whether perception and mental imagery share similar cognitive and neural mechanisms. To cast further light on this problem we compared the effects of real and mentally generated visual stimuli on simple reaction time (RT). In five experiments we tested the effects of difference in luminance, contrast, spatial frequency, motion and orientation. With the intriguing exception of spatial frequency in all other tasks perception and imagery showed qualitatively similar effects. We found a correspondence between perception and imagery effects for luminance, contrast, speed of motion, and line orientation. In contrast, we found an interaction between perception and imagery for spatial frequency: gratings of low spatial frequency were responded to more quickly than those of higher spatial frequency only for visually presented stimuli. Thus, the present study shows that basic dependent variables exert similar effects on visual RT either when retinally presented or imagined. The present results undoubtedly provide support for some overlap between the structural representation of perception and imagery. THE CASE OF VISUAL SUPPRESSION: Binocular rivalry occurs when the inputs from the two eyes are incompatible and cannot be fused into a single, coherent percept. The visual inputs reach alternatively consciousness for a few seconds and while one percept is seen (dominant) the other is invisible (suppression). The neural mechanisms underlying binocular rivalry have been much debated. Recent evidence shows a correlation between the activity in the striate cortex and the subjectively reported state of rivalry. However, little is known about the role of subcortical processing stages. Here we provide evidence for an involvement of subcortical pathways during binocular rivalry. To this purpose, we employed the redundant target effect (RTE) with stimuli undergoing binocular rivalry. RTE simply means that response to two (or more) targets is faster than to one. It is mediated by a spatial summation process where subcortical structures, likely involving the superior colliculus, play an important role. In this study, Gabors were presented in a way to generate binocular rivalry on one side and fusion on the other side of the fixation cross. Target/s was/were a contrast increment of the Gabor that could be visible or perceptually suppressed. The effects of the same redundant target were compared when it was dominant and it was suppressed. The RTE found when the redundant target was dominant disappeared when the same target was perceptually suppressed. Since the RTE was ascribable to a neural coactivation, the present finding suggests that visual suppression involves the RTE pathway. These results support the idea that binocular suppression involves visual processes at early stages, prior to the primary visual cortex.
2011
visual awareness; visual imagery; binocular rivalry; visual suppression
Nell’apparentemente semplice processo di “vedere” sono coinvolti meccanismi neurali complessi, non del tutto compresi. La percezione visiva consiste di due componenti chiave: l’analisi dell’informazione e la consapevolezza soggettiva. Questa tesi riporta degli esperimenti comportamentali aventi lo scopo di far luce su due condizioni in cui l’esperienza e la sensazione percettiva sono dissociate: l’immaginazione e la soppressione visiva. IL CASO DELL'IMMAGINAZIONE VISIVA Una questione da lungo dibattuta è se la percezione ed immaginazione visiva condividono analoghi meccanismi cognitivi e neurali. Per chiarire questo problema abbiamo confrontato gli effetti di stimoli visivi reali e generati mentalmente sul tempo di reazione semplice (TR). In cinque esperimenti sono stati studiati gli effetti di differenze in luminanza, contrasto, frequenza spaziale, velocità di movimento ed orientamento. Con l’interessante eccezione della frequenza spaziale, in tutti gli altri compiti, percezione ed immaginazione hanno mostrato effetti qualitativamente simili. E’stata trovata una corrispondenza fra gli effetti al compito percettivo ed immaginativo per luminanza, contrasto, velocità di movimento ed orientamento di linee. Diversamente, l’interazione fra frequenza spaziale e compito era significativa: le risposte erano più veloci per reticoli di bassa rispetto ad alta frequenza spaziale solo per gli stimoli presentati visivamente. Il presente studio, dunque, mostra come variabili dipendenti di base esercitino simili effetti sul TR sia quando gli stimoli sono presentati visivamente che immaginati. Tali risultati sono indubbiamente a favore di una sovrapposizione fra le rappresentazioni strutturali della percezione e dell’immaginazione visiva. IL CASO DELLA SOPPRESSIONE VISIVA Quando gli input provenienti dai due occhi sono incompatibili e non possono essere fusi in un singolo percetto coerente, si verifica un fenomeno chiamato rivalità binoculare. Gli input visivi raggiungono alternativamente la consapevolezza per pochi secondi cosicché mentre un percetto è visibile, cioè dominante, l’altro è invisibile, cioè soppresso. I meccanismi neurali sottostanti la rivalità binoculare sono ampiamente dibattuti. Dati recenti mostrano una correlazione fra l’attività nella corteccia striata e lo stato percettivo riportato soggettivamente. Ad ogni modo, si sa ancora poco sul ruolo degli stadi di elaborazione precoce a livello sottocorticale. La presente Tesi fornisce una prova del coinvolgimento della via sottocorticale durante la rivalità binoculare. Il paradigma sperimentale impiegato è l’effetto degli stimoli ridondanti (noto come redundant target effect, RTE) con stimoli presentati in modo da generare una rivalità binoculare. Il RTE consiste nella maggiore velocità a rispondere a due (o più) target, rispetto ad uno solo. Tale effetto è mediato da un processo di sommazione spaziale in cui le strutture sottocorticali, compreso probabilmente il collicolo superiore, hanno un ruolo importante. In questo studio, abbiamo presentato dei Gabor in modo tale da generare una rivalità binoculare in un lato del punto di fissazione e una fusione nell’altro. Il/I target era/erano un incremento di contrasto del/i Gabor, che poteva essere visto oppure soppresso. L’effetto dello stesso target ridondante è stato confrontato quando questo era nella fase di dominanza e di soppressione. Il RTE trovato quando il target ridondante era dominante scompariva quando lo stesso target era percettivamente soppresso. Poiché il RTE era attribuibile ad una coattivazione neurale, tale dato suggerisce che il processo di soppressione coinvolge la via neurale del RTE. Questi risultati sono in linea con l’idea che la soppressione binoculare coinvolga processi visivi a stadi precoci, probabilmente antecedenti alla corteccia visiva primaria.
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Tipologia: Tesi di dottorato
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