Le illusioni visive negli animali

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  • 06-08-2014
  • di Stefano Vezzani
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Le illusioni visive sono una delle prove che ciò che vediamo non è il mondo fisico, bensì l’effetto di quest'ultimo sui nostri occhi e soprattutto sul nostro cervello. Ci si può attendere che altre specie animali percepiscano il mondo in modo diverso da noi, nella misura in cui i loro occhi e il loro cervello sono diversi dai nostri. In effetti, è sicuramente così. Ad esempio, alcuni animali, contrariamente a noi, percepiscono le radiazioni ultraviolette e il piano di polarizzazione della luce, mentre altri vedono più colori, o meno, rispetto a noi.
Le illusioni visive sono spie del modo in cui il cervello costruisce il mondo che percepiamo, per cui il loro studio contribuisce alla comprensione di come il cervello funziona. Ad esempio, è stato anche grazie allo studio di illusioni come le bande di Mach (http://tinyurl.com/c6wfszx ) e la griglia di Hermann (http://tinyurl.com/cauxfdv ) che si è giunti a capire aspetti dell’interazione tra i neuroni del sistema visivo.
Certi metodi per lo studio della percezione, e quindi anche delle illusioni, sono invasivi e provocano un danno cerebrale, che può essere minimo ma anche esteso. Per ragioni etiche, dunque, essi non possono esserlo su esseri umani, mentre possono essere utilizzati sugli animali. È in parte per questa ragione che lo studio degli animali può aiutare a capire, tra le altre cose, come il cervello umano produce le illusioni.
Ci si può chiedere come sia possibile studiare le illusioni negli animali. Essi non capiscono il linguaggio (contrariamente a quanto alcuni sembrano pensare), per cui devono essere addestrati a emettere risposte diverse a seconda di ciò che vedono.
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Figura 1. In ciascun riquadro, le figure rosse sono tra loro identiche, ma sembrano diverse. A: illusione del corridoio. B: illusione di Ponzo. C: illusione di Müller-Lyer. D: illusione dei cerchi di Titchener.
Ad esempio, per indagare se i piccioni vedono l’illusione di Ponzo (figura 1.B), si può procedere come segue. In laboratorio, si mostrano ai piccioni coppie di linee orizzontali, di cui una lunga e una corta. I piccioni ricevono cibo solo se beccano la linea più lunga, per cui in breve tempo imparano a beccare solo quella linea. Successivamente, due linee orizzontali uguali vengono mostrate tra due linee convergenti, come nella figura 1.B. Se i piccioni vedono l'illusione, beccheranno soprattutto la linea che anche a noi sembra più lunga, cioè quella in alto, mentre se non la vedono beccheranno le due linee con la stessa frequenza. Se poi vedono un’illusione inversa beccheranno soprattutto la linea che nella figura 1.B si trova in basso.
I mammiferi più studiati, e gli unici di cui si parlerà qui, sono quelli i cui occhi e il cui cervello sono più simili ai nostri, cioè i primati.
Sono stati studiati solo alcuni primati, e solo alcune illusioni. Si è trovato che i babbuini percepiscono l’illusione del corridoio (figura 1.A) e quella di Zöllner (figura 2)[1]. I cebi vedono l’illusione di Müller-Lyer (figura 1.C) e quella del quadrato di Helmholtz (figura 3)[2]. I macachi si fanno ingannare dall’illusione di Ponzo (figura 1B), da quella di Müller-Lyer e da quella del quadrato di Helmholtz[3]. Quest’ultima illusione inganna anche i mangabey[4].
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Figura 2. Illusione di Zöllner. Le linee rosse sono parallele, ma sembrano divergere e convergere. Esse sembrano inclinate nella direzione opposta a quella delle linee nere che le intersecano.
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Figura 3. Illusione del quadrato di Helmholtz. I due quadrati sono ugualmente alti e larghi, ma quello a sinistra sembra più alto e più stretto di quello a destra.
I nostri parenti più prossimi, gli scimpanzé, percepiscono l’illusione di Ponzo, quella del corridoio e quella della figura 4[5], oltre probabilmente a molte altre.
Si sono trovate però anche differenze tra noi e altri primati. Ad esempio, i babbuini sembrano non percepire l’illusione dei cerchi di Titchener (figura 1.D)[6], mentre i macachi non vedono l’illusione della figura 4[7].
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Figura 4. Le due linee rosse sono uguali, ma quella superiore sembra più lunga.
Quelle considerate finora sono illusioni ottico-geometriche, ovvero illusioni prodotte dall’interazione tra linee tracciate su una superficie. Esistono però tanti altri tipi di illusioni, come ad esempio quelle che riguardano il movimento. Clara e colleghi (2007) hanno dimostrato che il tamarino (un primate del Nuovo Mondo) percepisce l’effetto stereocinetico, cioè l’effetto di profondità prodotto dalla rotazione di un disco sul quale sono tracciate delle figure. Se ne può osservare un esempio qui: http://tinyurl.com/clt6ft7 . (L'effetto è migliore se si guarda con un solo occhio, e attraverso un tubo che escluda dalla visione i margini dello schermo.) Inoltre, i macachi percepiscono l’effetto consecutivo di movimento, che è illustrato, ad esempio, in questa pagina web: http://tinyurl.com/ejr5 [8].
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Figura 5. Il triangolo che si vede al centro non esiste fisicamente.
Le figure soggettive sono illusioni di un tipo ancora diverso, in cui si vedono superfici che non esistono fisicamente (figura 5). Esse sono percepite, ad esempio, dai macachi e dagli scimpanzé[9]. Non è qui possibile scendere nei dettagli, ma questo è uno dei casi in cui i meccanismi neurali umani sono stati in parte chiariti studiando gli animali. Non era chiaro, fino al lavoro di von der Heydt e Peterhans (1989), in quale stadio dell’elaborazione dell’informazione visiva vengono rilevate le figure soggettive. Questi autori hanno accertato che esse vengono rilevate nei primissimi stadi, utilizzando su dei macachi un metodo che non poteva e non può essere utilizzato sugli esseri umani, ovvero registrando l’attività di singoli neuroni con microelettrodi impiantati nel cervello.
L’ultimo antenato comune a tutti i primati visse circa 60 milioni di anni fa, e l'ultimo comune a uomo e scimpanzé circa 6 milioni di anni fa. Ci si può attendere che nostri parenti molto più lontani percepiscano le illusioni in modo più diverso da noi rispetto ai primati, poiché il loro cervello e i loro occhi sono più diversi dai nostri.
Gli uccelli, ad esempio, sono separati da tutti i mammiferi da almeno 150 milioni di anni di evoluzione divergente e, in effetti, le poche specie che sono state studiate sembrano vedere certe illusioni in modo molto diverso da noi. Ad esempio, i piccioni e i polli percepiscono un’illusione di Zöllner inversa rispetto ai primati[10]: nella figura 2, cioè, essi vedono le linee rosse inclinate nella stessa direzione di quelle nere. Sembra dunque probabile che l’illusione di Zöllner debba essere spiegata con meccanismi, non ancora chiari, che condividiamo con altri primati ma che ci differenziano dai piccioni e dai polli. I piccioni percepiscono invertita anche l’illusione dei cerchi di Titchener: nella figura 1D essi vedono più grande il dischetto rosso di sinistra, quello circondato dai dischi grandi[11]. Questa illusione, però, mette un po’ in crisi anche i babbuini, come si è visto.
Tuttavia, altre illusioni ottico-geometriche, come quelle di Müller-Lyer e di Ponzo, ingannano piccioni e polli in modo molto simile ai primati[12], per cui in questi casi i meccanismi sono probabilmente simili in tutte queste specie, o almeno questa è la prima ipotesi che deve essere presa in considerazione.
Sono probabilmente simili anche i meccanismi dell’effetto stereocinetico dell’effetto stereocinetico, che è visto dai pulcini[13], così come quelli dell'effetto consecutivo di movimento[14] e del movimento stroboscopico, che sono percepiti dai piccioni[15]. Lo stesso ragionamento vale per le figure soggettive, dal momento che anche i polli, i piccioni e i gufi le percepiscono[16].
Ci si può chiedere come si sia potuto accertare che i gufi, ad esempio, percepiscono le figure soggettive. Si è proceduto nel modo seguente. In laboratorio, si è prima addestrato un gufo a beccare il tasto “A” quando gli veniva mostrato un triangolo reale e il tasto “B” quando gli veniva mostrato un quadrato reale. Gli si sono poi mostrati dei pattern in cui gli esseri umani riconoscono triangoli e quadrati illusori, e si è visto che il gufo beccava senza esitazioni rispettivamente il tasto “A” e il tasto “B”. Da ciò si è dedotto che il gufo percepiva, in quei pattern, le stesse figure illusorie che vi percepiscono le persone.
I pesci sono nostri parenti molto più lontani rispetto agli uccelli, per cui ci si può aspettare che percepiscano il mondo in modo ancor più diverso da noi. Molto probabilmente ciò è vero, ma finora, almeno per quanto riguarda le illusioni, si sono trovate più somiglianze che differenze. Herter (1930) trovò che le sanguinerole percepiscono diverse illusioni, tra cui quella di Müller-Lyer. Sovrano e Bisazza (2009) hanno trovato che altri pesci, i goodeidi dalla coda rossa, vedono le figure soggettive.
Gli insetti non sono stati molto studiati, da questo punto di vista, ma si sa che almeno alcuni di essi vedono almeno alcune delle illusioni che vediamo anche noi, malgrado sia il loro sistema nervoso sia i loro occhi siano estremamente diversi da quelli dei vertebrati. I mosconi della carne percepiscono l’effetto consecutivo di movimento[17], e le api, come probabilmente le libellule, percepiscono le figure soggettive[18].
Il fatto che molte illusioni che ingannano noi ingannino anche animali come pesci e perfino insetti aiuta a capire la percezione umana da diversi punti di vista. Ad esempio, rende probabile che tali illusioni debbano essere spiegate con meccanismi relativamente “semplici”, senza chiamare in causa fattori come l’esperienza passata e i ragionamenti inconsci, come invece è stato fatto da diversi autori.
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Figura 6. Le due line rosse sono uguali, ma quella in alto sembra molto più lunga.
Finora si è parlato di scienza, ma a quasi ogni scienza corrisponde una pseudoscienza e, infatti, uno dei primi studi sulle illusioni visive negli animali, se non il primo in assoluto, è di natura pseudoscientifica. Esso fu condotto sul saggio Hans, il celeberrimo cavallo vissuto un secolo fa che venne da molti ritenuto in grado di leggere, scrivere e far di conto[19]. Gli sperimentatori furono Wilhelm Von Osten (il proprietario di Hans) e Karl Krall, proprietario ed “educatore” degli ancor più intelligenti cavalli di Elberfeld[20]. Von Osten e Krall chiesero verbalmente a Hans se vedeva due illusioni: quella di Müller-Lyer e quella della figura 6. Il cavallo esprimeva ciascuna lettera dell’alfabeto battendo lo zoccolo sul terreno un certo numero di volte. Componendo in questo modo una lettera dopo l’altra, Hans rispose sostanzialmente che non vedeva nessuna delle due illusioni. Da ciò i due sperimentatori dedussero che la percezione visiva del cavallo è più precisa della nostra (Krall 1912, pagg. 47-48). Sembra però rischioso credere ad Hans sulla parola, considerando che non era sotto giuramento.

Note

1) Barbet e Fagot (2002); Benhar e Samuel (1982)
2) Dominguez (1954); Suganuma e coll. (2007).
3) Bayne e Davis (1983); Dominguez (1954); Tudusciuc e Nieder (2010).
4) Dominguez (1954).
5) Fujita (2012); Imura, Tomonaga e Yagi (2008)
6) Parron e Fagot (2007).
7) Fujita (2012).
8) Scott e Powell (1963). Per una discussione dell’effetto consecutivo di movimento, o illusione della cascata, si veda Vezzani (2011).
9) Nieder (2002).
10) Watanabe, Nakamura e Fujita (2011, 2013).
11) Fujita (2012).
12) Ibidem.
13) Clara e colleghi (2006).
14) Xiao e Güntürkün (2008).
15) Siegel (1971).
16) Nieder (2002).
17) Srinivasan e Dvorak (1979).
18) Horridge, Zhang e O’Carrol (1992).
19) Vezzani (2010, 2014).
20) Ibidem.


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