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.
