Percezione Visiva e Design

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Il Riconoscimento degli Oggetti: Elaborazione Bottom Up e Top Down

INTRODUZIONE

Nell’affrontare il presente lavoro siamo partiti dalla definizione della percezione come elaborazione cognitiva dell’informazione sensoriale e abbiamo descritto in maniera sommaria i due principali processi alla base della percezione così definita: il processo cosiddetto “primario” all’interno del quale avviene una descrizione strutturale dello stimolo che appare nella sua configurazione globale (la forma) e si stacca dallo sfondo e il processo cosiddetto “secondario” nel quale, mediante un confronto con le tracce depositate in memoria, una configurazione-stimolo viene identificata come oggetto noto. In particolare nel presente lavoro abbiamo approfondito la descrizione delle operazioni che si verificano nel secondo stadio di elaborazione, più propriamente definito “stadio di elaborazione cognitiva”, mediante le quali avviene il riconoscimento dello stimolo. Nel processo di identificazione di un oggetto sono coinvolti due tipi di elaborazione: l’elaborazione dal “basso verso l’alto” (“bottom-up processing”), fondata sull’analisi delle parti che sono presenti nello stimolo, e l’elaborazione “dall’alto verso il basso” (“top-down processing”), invece fondata sulle rappresentazioni mentali dell’oggetto, cioè sulle tracce contenute in memoria dall’osservatore. A scopo esemplificativo abbiamo volta volta esaminato alcune delle opere di Salvador Dalì nelle quali, data l’ambiguità delle configurazioni-stimolo, appare a nostro avviso particolarmente evidente ciò che, in realtà, avviene in qualsiasi percezione ovvero l’interazione tra l’informazione sensoriale e le conoscenze possedute dall’osservatore.    

 

LA PERCEZIONE

La percezione, che al senso comune appare come qualcosa di assolutamente immediato, è il risultato di una serie di complessi processi di elaborazione che si realizzano in maniera del tutto automatica ed implicita. I primi processi di elaborazione sono a carico dei sistemi sensoriali che sono impegnati sia nella recezione dal mondo fisico delle varie forme di energia (luminosa, sonora, tattile, ecc…) sia nella trasduzione ossia nella conversione dell’energia fisica in segnale nervoso. In altri termini l’energia luminosa riflessa da un oggetto quando arriva ai recettori dell’occhio viene trasformata in segnale nervoso che dall’occhio viene trasmesso ai centri visivi del cervello. Questa prima elaborazione dell’informazione è definita “sensazione” e comprende sia l’attività di recezione operata dai nostri organi di senso sia la trasduzione dell’energia fisica in energia nervosa sia la trasmissione dell’informazione alle strutture corticali. Queste prime operazioni avvengono in maniera del tutto automatica senza cioè che il soggetto ne sia consapevole o intervenga attivamente nella ricerca dell’informazione nell’ambiente. I nostri sistemi sensoriali non sono sensibili a tutte le forme di energia presenti nell’ambiente circostante. I nostri organi di senso funzionano, infatti, come una “finestra sul mondo” attraverso la quale passa una gamma limitata di informazioni. Per fare un esempio i recettori del sistema uditivo dell’uomo non sono sensibili agli ultrasuoni mentre altre specie animali lo sono. Queste differenze specie-specifiche hanno un chiaro significato evoluzionistico: ogni specie animale seleziona un proprio ambiente sensoriale con il quale interagisce ed è quindi dotata di sistemi di rilevazione e riconoscimento dei segnali significativi per la sopravvivenza della propria specie. Quando il segnale nervoso raggiunge la corteccia cerebrale l’informazione viene elaborata da neuroni che sono sensibili sia alle caratteristiche fisiche dello stimolo sia alle sue proprietà cognitive. In questo stadio si attua il processo della percezione. Secondo la psicologia cognitiva percezione e sensazione si distinguono soprattutto a livello di identificazione e riconoscimento dell’oggetto anche se una distinzione netta tra sensazione e percezione è del tutto arbitraria come del resto lo è anche una distinzione tra i vari processi cognitivi. La cognizione infatti è da considerarsi un sistema integrato di elaborazione e produzione di informazione all’interno della quale ci sono sottosistemi specializzati.  

 

LA PERCEZIONE VISIVA

Negli ultimi trenta anni nell’ambito della psicologia cognitiva sono stati condotti molti studi e presentati molti modelli su come, a partire dagli input sensoriali, si possa pervenire al riconoscimento di un oggetto (questo è un cane, questo è un albero ecc.) mediante l’integrazione di operazioni e processi realizzati da sottosistemi specializzati. Attualmente si ritiene che vi siano due principali processi di elaborazione dell’informazione visiva: il processo definito “primario” attraverso il quale si perviene ad una descrizione strutturale dello stimolo visivo (cioè alla descrizione della forma dell’oggetto) e uno definito “secondario” (o più propriamente “stadio dell’elaborazione cognitiva”) attraverso il quale avviene il riconoscimento dell’oggetto. Nello stadio “primario” sono implicati i processi visivi che descrivono lo stimolo indipendentemente dal suo significato. Mediante l’analisi delle proprietà fisiche dello stimolo (intensità, lunghezza d’onda, frequenza spaziale, ecc.) avviene la costruzione strutturale dell’oggetto che appare nella sua forma e si distingue così dallo sfondo retrostante. Nello stadio “secondario” avvengono processi di elaborazione cognitiva più complessi: attraverso il confronto (“matching”) dello stimolo con le tracce che di esso sono depositate in memoria, la configurazione-stimolo viene identificata come oggetto noto. Questa complessa operazione richiede l’intervento di altre funzioni cognitive quali l’attenzione, la memoria, il linguaggio, l’immaginazione e la coscienza che, operando in maniera integrata, portano alla costruzione di ciò che noi percepiamo, del “prodotto cognitivo”. Al fine di descrivere in maniera più chiara questi complessi meccanismi riteniamo opportuno analizzare l’opera di Bev Doolittle (Pintos, 1950) (Figura1). Ciò che viene percepito ad una prima analisi sono delle differenze di luminanza recepite dal nostro sistema visivo come delle macchie. Se, tuttavia, viene suggerito che a ben guardare le macchie vanno a formare dei cavalli dal manto a chiazze bianche e marroni avviene un fenomeno diverso: non si percepiscono più solo delle macchie ma dei cavalli. Ma come si è arrivati a questo risultato? Innanzitutto l’indizio fornito rappresenta un aiuto solo a condizione che l’osservatore conosca la parola “cavallo”, operazione che chiama in causa il linguaggio. Una volta compreso il significato della parola “cavallo” si deve far necessariamente ricorso ad operazioni che coinvolgono la memoria. Infatti si è dovuto richiamare alla mente le tracce mnestiche relative alla parola “cavallo”. Queste tracce inoltre dovrebbero aver richiamato la nostra rappresentazione mentale del cavallo, operazione che chiama in causa l’immaginazione. Per adattare l’immagine prototipica contenuta in memoria alla particolare configurazione-stimolo, l’osservatore deve fare delle operazioni mentali che portano a immaginare il cavallo nelle varie posizioni fino a quelle corrispondenti alla figura che sta osservando. E’ stata fatta inoltre un’altra operazione: la selezione dell’informazione. Le macchie, infatti, sono state analizzate una ad una e ad alcune è stata data più importanza nel tentativo di identificare la figura. Questa operazione di selezione, guidata dagli scopi e dalle aspettative dell’osservatore, avviene ad opera dell’attenzione che consente di ottimizzare le risorse operative della mente. Infine nel momento in cui dallo sfondo emerge la figura dei cavalli, non solo li vediamo, ma siamo anche consapevoli di averli riconosciuti. “Questo “sapere” che stiamo percependo qualcosa implica un altro processo mentale, molto complesso, che si chiama “coscienza”: siamo coscienti di percepire, ricordare, di dover porre attenzione, ecc…” (Mecacci, 2001, p.123).

 
Figura 1 Bev Doolittle “Pintos”, 1950
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L’IDENTIFICAZIONE DELLO STIMOLO: ELABORAZIONE BOTTOM-UP E TOP-DOWN  
Nel processo di identificazione di uno stimolo possono essere distinti due tipi di elaborazione: l’elaborazione “dal basso verso l’alto” (“bottom-up processing”) e l’elaborazione “dall’alto verso il basso” (“top-down processing”). L’ elaborazione “bottom-up” si fonda sull’analisi delle parti che sono presenti nello stimolo ed è guidata dai dati sensoriali, per questo viene anche definita “data-drive processing”. Viceversa l’elaborazione top-down si basa sulle rappresentazioni mentali, cioè sulle tracce contenute in memoria dall’osservatore, per questo motivo viene definita anche “conceptually-driven processing”. Qualsiasi percezione richiede un’integrazione tra l’informazione sensoriale e le conoscenze possedute relativamente allo stimolo. A scopo descrittivo prendiamo in esame l’opera di Salvador Dalì (Soldier Take Warning, 1942) (Figura 2).  

 
Figura 2 Salvador Dalì “Soldier take warning”, 1942.
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In primis percepiamo un soldato che guarda due ragazze illuminate dalla luce di un lampione. Questa prima percezione deriva da un’elaborazione “guidata dai dati” (bottom-up), l’identificazione infatti avviene dopo che sono state colte e analizzate le informazioni contenute nella configurazione-stimolo. Se però viene detto che le due ragazze formano un teschio questa nozione guida l’osservatore nell’identificazione di un oggetto, il teschio appunto, che fino a quel momento non era stato identificato. A questo nuovo risultato si arriva mediante un’elaborazione top-down, “guidata da concetti”, per cui si utilizzano le conoscenze acquisite in precedenza e sulla base di queste si formulano delle ipotesi che ci guidano nella selezione degli elementi che appaiono essere più significativi ai fini dell’identificazione dell’oggetto. Ma da cosa dipende l’impiego dell’una o dell’altra strategia di elaborazione? In linea generale si può dire che la misura in cui intervengono questi due processi dipende principalmente da due fattori: il grado di conoscenza che l’osservatore ha dell’oggetto in esame e dal contesto in cui esso è inserito. Se l’osservatore ha una buona conoscenza dell’oggetto in esame con tutta probabilità impiegherà un’elaborazione top-down della configurazione-stimolo, perché sarà guidato dalle conoscenze precedentemente acquisite circa l’oggetto. Se invece l’osservatore non conosce affatto l’oggetto in questione o ha scarsa esperienza di esso dovrà procedere ad un’analisi delle sue caratteristiche per pervenire alla sua identificazione. L’altro fattore che influenza il tipo di elaborazione impiegata nell’identificazione di un oggetto è il contesto in cui esso è inserito. Infatti se l’elemento in esame è congruente con il contesto il riconoscimento dell’oggetto sarà maggiormente determinato da un’elaborazione “guidata dai concetti” (top down). Infatti l’osservatore formulerà delle ipotesi su quelli che, con maggiore probabilità, saranno gli elementi presenti nel contesto e sulla base di queste si attiveranno delle aspettative che guideranno l’osservatore nell’identificazione dell’oggetto. Se viceversa l’oggetto non è congruente con il contesto l’identificazione dello stesso sarà maggiormente guidata dall’analisi delle caratteristiche che lo compongono (bottom up). Se prendiamo ad esempio in esame l’opera di Salvador Dalì (Swans Reflecting Elephants , 1937) (Figura 3). Nell’immagine si vedono dei cigni su uno stagno che, però, riflettono degli elefanti! Dato che in quel determinato contesto non ci aspettiamo degli elefanti l’individuazione degli stessi sarà maggiormente guidata da un’elaborazione di tipo bottom up, cioè dall’analisi delle caratteristiche che li compongono. Se tuttavia analizziamo le caratteristiche che li compongono ci rendiamo conto che le loro teste sono in realtà costituite dalle immagini rovesciate dei cigni e le loro zampe dall’immagine rovesciata dei tronchi d’albero situati ai bordi dello stagno, dietro ai cigni. Ma perché noi in prima istanza percepiamo degli elefanti piuttosto che l’immagine riflessa dei cigni?  


Figura 3 Salvador Dalì “Swans Reflecting Elephants”, 1937
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Come si è precedentemente detto il riconoscimento di uno stimolo è il risultato di un confronto (“matching”) tra la descrizione strutturale dell’oggetto (fatta nello stadio cosiddetto “primario”) e le tracce depositate in memoria relative all’oggetto stesso o ad oggetti simili. Le tracce mnestiche dei vari oggetti vanno costituire le nostre rappresentazioni mentali degli oggetti stessi, i nostri prototipi. Recenti studi (Vannucci & Viggiano, 2000) hanno evidenziato che nella formazione dei prototipi l’orientamento che gli oggetti normalmente hanno nello spazio assume un’importanza differenziale a seconda della categoria di appartenenza. Nei prototipi di animali e veicoli, ad esempio, le zampe e le ruote sono rispettivamente poggiate su un ideale piano orizzontale mentre i prototipi dei vegetali e degli utensili possono avere diversi orientamenti. Tornando al nostro esempio (Figura 3), la difficoltà a riconoscere l’immagine riflessa dei cigni può, a nostro avviso, essere data dal fatto che i cigni si presentano in un orientamento spaziale diverso da quello che hanno abitualmente. Per riconoscerli è stato necessario ruotare mentalmente il nostro prototipo di cigno di 180° fino cioè a farlo coincidere con quelli riflessi nello stagno. Appare dunque evidente come la percezione sia strettamente collegata ad altre funzioni cognitive quali l’attenzione, la memoria, l’immaginazione, il linguaggio che lavorano in maniera integrata all’elaborazione e alla produzione dell’informazione. Secondo gli orientamenti più recenti l’elaborazione cognitiva che produce l’identificazione dello stimolo si basa sull’interazione e integrazione delle varie componenti fisiche dello stimolo. Una recente teoria sviluppatasi in questo ambito di studi è quella di Anne Treisman (Treisman & Gelade, 1980; Treisman,1992) definita “Teoria dell’integrazione delle caratteristiche”. In base a tale teoria la percezione di un oggetto è il prodotto di due stadi di elaborazione. Nel primo stadio definito “individuazione delle qualità primarie” ha luogo la registrazione e detezione di alcune caratteristiche dello stimolo (allineamento, colore, movimento, curvatura delle linee ecc…). Queste operazioni implicano un’elaborazione in parallelo e sono del tutto automatiche. Nel secondo stadio definito “integrazione delle qualità primarie”, mediante l’integrazione delle qualità analizzate nel primo stadio, si perviene al “prodotto cognitivo”, ovvero ciò che noi percepiamo. Le operazioni che vengono attuate in questo secondo stadio implicano il controllo dell’attenzione e un’elaborazione di tipo seriale, ovvero l’elaborazione sequenziale di tutti gli stimoli presenti nel campo visivo.    

 

NOTE CONCLUSIVE

Partendo dalla definizione della percezione come elaborazione cognitiva dell’informazione sensoriale, con il presente lavoro si è voluto analizzare quali operazioni avvengono nella nostra mente nel momento in cui percepiamo un oggetto. Nello specifico abbiamo trattato la percezione visiva ponendo particolare attenzione alle elaborazioni che conducono all’identificazione e al riconoscimento di un oggetto. Sono stati quindi descritti i due principali tipi di elaborazione dello stimolo, ovvero l’elaborazione “dal basso verso l’alto” (“bottom-up processing”) e l’elaborazione “dall’alto verso il basso” (“top-down processing”) e i principali fattori che influenzano l’impiego dell’una o dell’altra tipologia di elaborazione. A scopo descrittivo sono state presentate alcune opere di Salvador Dalì, nelle quali a nostro avviso appare particolarmente evidente la complessità del processo percettivo, riflettendo via via su quali tipi di elaborazioni cognitive fossero alla base delle nostre percezioni. Dalle analisi precedentemente fatte si evince che ciò che noi percepiamo, lungi dall’essere qualcosa di immediatamente dato così come riteneva la psicologia della Gestalt, è in realtà il risultato di complessi e articolati processi di elaborazione all’interno dei quali avviene un’integrazione tra l’informazione sensoriale e le conoscenze possedute dal soggetto. Dal punto di vista della psicologia cognitiva la percezione è strettamente legata ad altri processi come l’attenzione, la memoria, il linguaggio, l’immaginazione, la coscienza che lavorano in maniera integrata a produrre ciò che noi percepiamo. La cognizione, dunque, pur essendo caratterizzata da un’organizzazione di tipo modulare che comprende la presenza di sottosistemi con funzioni specifiche, viene in tal senso concettualizzata come un sistema integrato di elaborazione e produzione dell’informazione.

 

 

Bibliografia

  • Canestrari, R., Godino, A. (2000). Psicologia Generale: le strade maestre della conoscenza. Milano: Mondadori.
  • Mecacci, L. (2001). Manuale di psicologia generale. Firenze: Giunti.
  • Vannucci, M. & Viaggiano, M.P. (2000). Category effects on the processing of plane-rotated objects. In L. Mecacci, Manuale di psicologia generale (pp.135-136). Firenze: Giunti.
  • Mecacci, L. (1995). Storia della psicologia del Novecento. Firenze: Laterza.
  • Sirigatti, S. (1995). Manuale di psicologia generale. Torino: UTET. Wimmer, J, Perner. (1991). Psicologia della cognizione. Roma: Città

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Bruna Monticelli
Bruna Monticelli

Laurea in Psicologia Clinica e Comunità (107/110) Università degli studi di Firenze con una tesi dal titolo: "I processi di coping di persone affette da Sclerosi Multipla. il significato clinico per la riabilitazione"

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