Gli stimoli
sensoriali 2
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.
