Gli stimoli sensoriali2
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Gli stimoli sensoriali A cura di Eleonora Bilotta Gli stimoli visivi I nostri occhi sono sensibili ad una ristretta gamma d’energia elettromagnetica, di lunghezza d’onda compresa tra i 400 e i 760 nm. Quest’intervallo è noto come spettro visibile o, più semplicemente, come luce. Le differenti sorgenti di luce, che si trovano nell’ambiente, differiscono per chiarezza e bianchezza, in funzione della quantità d’energia proveniente dalle diverse parti dello spettro. In più, la maggior parte della nostra esperienza visiva riguarda configurazioni luminose complesse; in altre parole noi vediamo configurazioni spaziali definite dalle variazioni della luce nel campo visivo e configurazioni temporali definite dalle variazioni della luce nel tempo. La nostra capacità d’interpretare questi due tipi di configurazioni ha dei limiti. Test di Snellen Il test di Snellen, che misura la capacità di leggere righe di lettere progressivamente più piccole, (che è usato negli ambulatori medici) determina l’acuità visiva, ossia la capacità di discernere dettagli sempre più fini delle configurazioni spaziali della luce. La capacità di discernere rapide variazioni della luce nel tempo è anch’essa limitata. La visione combinata di entrambi gli occhi, il campo visivo, comprende più di 200 gradi (dei 360 della circonferenza del cerchio che in modo figurato e immaginario circonda l’osservatore). La grandezza di un oggetto che appare nel campo visivo dipende sia dalle sue dimensioni fisiche, sia dalla distanza rispetto all’osservatore. E’ utile riferire la grandezza di un oggetto all’ampiezza del campo visivo che esso occupa, in altre parole quanti gradi della circonferenza del cerchio immaginario sono occupati. In questo caso la grandezza dall’oggetto è espressa in gradi d’angolo visivo. I reticoli Lo stimolo visivo è una variazione periodica regolare della chiarezza nello spazio. La successione di tali variazioni dà origine ad un reticolo ad onda sinusoidale. Ogni reticolo è definito da due parametri fisici: la frequenza spaziale e il contrasto. La frequenza spaziale è data dal numero di cicli per unità d’angolo fisico, e il contrasto è definito dalla differenza di chiarezza tra la banda più luminosa del ciclo e quella più scura. Inoltre, è necessario considerare altri concetti quali il confine fra le variazioni di chiarezza discernibili da un occhio umano e quelle non visibili. Si tratta di un reticolo la cui frequenza aumenta secondo alcuni andamenti dell’energia luminosa che si possono disporre spazialmente in modo diverso. Anatomia 1 Le vie visive L’informazione proveniente dagli occhi viene è trasmessa al cervello mediante le vie visive, dalla retina alla corteccia. I segnali provenienti dalle metà retiniche dell’occhio sinistro, che corrispondono all’emicampo visivo destro, sono trasmessi all’emisfero sinistro, mentre i segnali provenienti dalle metà retiniche dell’occhio destro, che corrispondono all’emicampo visivo sinistro, arrivano all’emisfero destro. Chiasma ottico I due nervi ottici s’incrociano in un punto noto come chiasma ottico, e le fibre della metà nasale di ciascun nervo confluiscono, nel corpo genicolato laterale, con le fibre della metà temporale dell’altro nervo. Nel corpo genicolato laterale i neuroni si uniscono a nuovi fasci di nervi che trasportano l’informazione alla corteccia striata. La visione dei colori Per descrivere le nostre sensazioni sui colori i ricercatori impiegano tre dimensioni: la chiarezza, la tonalità, la saturazione. La chiarezza è la proprietà delle superfici percepite come più o meno illuminate. Con l’aumento dell’energia, lo stimolo appare più luminoso. La tonalità (o colore) è la caratteristica principale per la quale un colore è chiamato con un dato nome. Le tonalità distinguibili da un occhio umano sono circa 250. Spettro dei colori Attività neuronale nel processo percettivo Impianti sperimentali per studiare la percezione La visione dei colori nell’uomo Man mano che la lunghezza d’onda si sposta lungo lo spettro visivo (da 400 a 760 nm), l’occhio umano vede tonalità differenti (dal violetto al rosso). La saturazione (o purezza di colore) è il grado di pienezza con cui una tonalità è presente in una determinata impressione cromatica. I vari gradi di chiarezza e di saturazione possono essere combinati per produrre più di 350.000 differenti sensazioni di colore. Cellule della retina Alcune proteine della retina Mappa cerebrale e cellule corteccia visiva Struttura retina e visione binoculare Percezione visiva Caratteristiche del colore Ad ogni tonalità corrisponde una lunghezza d’onda (vale a dire una data frequenza della radiazione). La chiarezza dipende dall’ampiezza dell’onda (in pratica dall’intensità dell’energia luminosa). La saturazione è determinata dalla composizione spettrale (in altre parole dalla maggiore o minore purezza della radiazione). Teorie sulla visione dei colori Già Newton aveva scoperto che è possibile creare tutti i colori mescolando luci verdi, blu e rosse. Lo scienziato inglese Young, nel 1802, formulò l’ipotesi che, per vedere i colori, siano sufficienti tre tipi di recettori: uno sensibile al blu, uno al verde e uno al rosso. Quest’ipotesi, confermata in seguito da Helmholtz è nota attualmente come teoria di Young-Helmoltz (o teoria tricromatica). Esperimenti Ancora sulle teorie Secondo tale teoria, ogni tipo di recettore reagisce tanto più intensamente quanto maggiore è la presenza, nello stimolo visivo, del colore corrispondente. Nel momento in cui lo stimolo visivo contiene molta luce blu, i recettori per il blu risponderanno in modo predominante; se lo stimolo presenta soprattutto luce rossa o verde a reagire saranno i recettori per il rosso e per il verde. Realizzando una condizione stimolante che contiene energia proveniente da tutte le regioni dello spettro, tutti e tre i tipi di recettori si attiveranno con forza, e la sensazione di bianco sarà quella predominante. Stimolando infine solo i recettori per il verde e per il rosso, la sensazione è quella di giallo. Il gusto La sensazione gustativa è causata da sostanze chimiche che toccano la superficie della lingua e, in qualche modo, il palato molle, la faringe e la laringe. Quattro sono le qualità sensoriali principali: il dolce, l’acido, il salato e l’amaro. Un ricercatore, di nome Békésy (1966), ha applicato varie sostanze a zone molto piccole della lingua e ha scoperto che ogni area corrispondeva specificatamente ad una delle quattro proprietà gustative. Papille gustative La stimolazione gustativa Nell’atto di mangiare, le sostanze si diffondono su tutta la superficie della lingua. Per cui noi percepiamo questi gusti di base in combinazioni che possono sembrare piuttosto diverse dalle quattro categorie fondamentali. Le papille gustative contengono i recettori per il gusto. Tali strutture sono circa 9.000 e sono situate per lo più sulla punta, sui lati e sulla parte posteriore della lingua. Le papille gustative Ogni papilla contiene circa una dozzina di singole cellule gustative raggruppate insieme. I liquidi o le sostanze disciolte nella saliva, attivano le singole cellule gustative e suscitano degli impulsi nei neuroni connessi a ciascuna papilla. Registrando l’attività elettrica d’ogni singola cellula, è possibile determinare a quale dei quattro gusti fondamentali essa risponda più intensamente. LE cellule della punta della lingua sono più sensibili al dolce e al salato, quelle poste ai lati all’acido, e quelle poste nella parte posteriore all’amaro. Queste cellule si rinnovano continuamente ogni sette giorni. L’olfatto Gli stimoli di base del senso alfattivo sono molecole trasportate dall’aria che entrano nella nostra cavità nasale. Per produrre una sensazione odorosa, queste molecole devono essere solubili nell’acqua o nel grasso che si trova nei condotti nasali. I recettori odorosi sono situati nell’epitelio olfattivo, un tessuto che si estende in profondità all’interno delle due cavità nasali. Recettori degli odori Anatomia del naso Come gli odori arrivano al cervello Epitelio olfattivo Le cellule recettrici Le cellule recettrici sono poste dentro e sotto l’epitelio; esse proiettano le loro estremità (bastoncelli) insieme a piccole ciglia simili a peli rigidi, nello strato di muco che ricopre l’epitelio. E’ la reazione dei bastoncelli e delle ciglia alle molecole solubili intrappolate nel muco che suscita l’impulso nervoso. La codifica dell’informazione odorosa non è però ancora compresa a fondo, in quanto esiste una difficoltà oggettiva nel raggiungere le cellule recettrici dell’epitelio e registrarne elettricamente l’attività. Esperimenti sull’olfatto Inoltre, è difficile controllare la presentazione degli stimoli (molecole solubili trasportate dall’aria), benché siano state impiegate anche tecniche molto elaborate. Altri fattori rendono problematica la sperimentazione per questa modalità sensoriale, fra i quali vi sono sia il movimento meccanico prodotto dall’aria passando per le cavità nasali (che è molto complicato), sia la congestione delle cavità nasali, che ostacola il raggiungimento dei bastoncelli olfattivi da parte delle molecole solubili. La sensibilità cutanea Diversi stimoli fisici provocano sensazioni sulla cute: la pressione, il caldo o il freddo, il dolore. E’ possibile fare una mappa della sensibilità cutanea, disegnando sulla pelle una piccola griglia e poi applicando ciascun tipo di stimolo ad ogni quadrato della pelle. La sensibilità dei recettori cutanei varia considerevolmente da una regione all’altra del corpo. Sensazioni tattili e corteccia Cellule recettrici del tatto I recettori cutanei I recettori cutanei presentano diversi tipi di terminazioni: alcuni sono collegati alla base dei follicoli piliferi, altri hanno una terminazione ricoperta da una capsula, altri hanno terminazioni libere. Tale tipo di sensibilità è di natura puntuale: si possono rilevare punti della cute sensibili esclusivamente alla pressione, al caldo, al freddo o al dolore. Tali punti sono diffusi su tutta la superficie cutanea. La sensibilità al dolore Tutto il corpo è progettato per sentire il dolore. Per cui, le cellule recettrici di tale stimolazione sono diffuse dappertutto sul nostro corpo. La mancanza di tali recettori può portare alla morte. La sensibilità cinestetica E’ la particolare sensazione che sperimentiamo quando ci spostiamo nello spazio.
