Integrazione audio-visiva nella percezione di profili complessi di moto biologico

Il lavoro presentato in questa tesi prende origine da un interesse personale verso i meccanismi della percezione visiva e uditiva e, in particolare, verso il modo in cui i nostri sensi riescono a collaborare, spesso in modo sorprendentemente efficace, al fine di costruire una percezione globale articolata, ma unitaria, del mondo che ci circonda e dei singoli eventi ed oggetti in esso contenuti.
La prima parte di questa tesi fornisce una panoramica generale sul funzionamento dei sistemi sensoriali umani e la cooperazione che mettono in atto, dando luogo ad una percezione che spesso risulta derivare da informazioni di natura multisensoriale.
Rientrano in questo ambito le evidenze sperimentali che hanno permesso di conoscere il modo in cui il cervello umano utilizza in tempo reale le informazioni provenienti da diversi canali sensoriali e qual è l’obiettivo funzionale che questa integrazione permette di raggiungere.
Saranno introdotti anche alcuni studi che hanno indagato i meccanismi con cui il cervello umano elabora percettivamente le informazioni riguardanti il movimento biologico di agenti umani, nonché ricerche orientate ad esaminare un possibile ruolo del significato di una scena in relazione alla sensibilità con cui i nostri sistemi sensoriali la percepiscono.
Uno degli obiettivi di questa tesi consiste nell’indagare se la nostra percezione assuma caratteristiche particolari e mostri meccanismi specifici quando siamo chiamati a riconoscere tramite una o più modalità sensoriali un altro essere umano che sta effettuando azioni complesse dotate di un ben preciso significato.
Una ulteriore affascinante domanda si pone riguardo al modo in cui il nostro cervello possa utilizzare, in situazioni come quella appena descritta, informazioni provenienti da canali sensoriali differenti, come la vista e l’udito. Ci si può anche chiedere se la congruenza nelle informazioni che giungono al cervello da modalità sensoriali diverse influenzi in qualche misura la percezione.
L’approccio della presente tesi ai problemi affrontati è di tipo sperimentale, secondo un’ottica psicofisica. Assume quindi una particolare rilevanza non soltanto la descrizione dei meccanismi di funzionamento dell’integrazione sensoriale, ma anche l’analisi quantitativa degli effetti osservati, che si è resa possibile grazie alle misurazioni sperimentali realizzate nel corso di questo lavoro.
Sarà descritta una indagine psicofisica sull’integrazione di stimoli audio-visivi aventi caratteristiche di movimento biologico complesso. In particolare, è stata valutata la capacità di discriminare sequenze di ballo del tip-tap in condizioni unimodali e bimodali audio-visive. Ai soggetti venivano presentati filmati contenenti il movimento biologico di una ballerina che esegue passi di tip-tap. Tali filmati potevano essere abbinati o meno alla traccia audio corrispondente al ballo e, quando video e audio erano presentati insieme, essi potevano essere tra loro in fase oppure fuori fase.
E’ stata misurata la sensibilità per ciascun soggetto in ogni condizione sperimentale. Si è così osservato che le prestazioni dei soggetti sono migliori quando essi ricevono informazioni sia acustiche che visive, rispetto a quando ricevono informazioni soltanto visive. Inoltre, abbiamo dimostrato che la presentazione in fase migliora ulteriormente le prestazioni dei soggetti rispetto alla presentazione fuori fase.
Ciò ha permesso di ipotizzare l’intervento di meccanismi neurali di integrazione bimodale operanti con differenti strategie di integrazione multisensoriale, di tipo probabilistico in un caso e lineare nell’altro. Quando il compito è bimodale, il miglioramento nelle prestazioni rispetto al caso unimodale può essere interpretato in relazione alla quantità di informazioni sensoriali, secondo quanto predetto da un modello di integrazione probabilistico, in linea con risultati noti in letteratura. Tuttavia, in compiti con informazioni bimodali congruenti, abbiamo evidenziato un ulteriore e significativo vantaggio percettivo. A differenza di studi precedenti, nei quali l’effetto della congruenza audio-visiva non era evidente, in questa ricerca abbiamo dimostrato l’esistenza di un significativo vantaggio percettivo derivante dalla sincronia tra informazioni visive ed acustiche. Tale vantaggio consiste in un aumento della sensibilità quantitativamente orientato verso quanto predetto da un modello di integrazione lineare.