Fenómeno phi - Phi phenomenon

Demostración del fenómeno phi usando dos barras negras ( SOA  = 102 ms, ISI  = −51 ms)

El término fenómeno phi se usa en un sentido estricto para un movimiento aparente que se observa si dos estímulos ópticos cercanos se presentan en alternancia con una frecuencia relativamente alta. En contraste con el movimiento beta , visto a frecuencias más bajas, los estímulos en sí mismos no parecen moverse. En cambio, una sombra difusa, amorfa, como algo, parece saltar frente a los estímulos y ocluirlos temporalmente. Esta sombra parece tener casi el color del fondo. Max Wertheimer describió por primera vez esta forma de movimiento aparente en su tesis de habilitación , publicada en 1912, que marca el nacimiento de la psicología Gestalt .

En un sentido más amplio, particularmente si se usa la forma plural fenómenos phi , se aplica también a todos los movimientos aparentes que se pueden ver si dos estímulos ópticos cercanos se presentan en alternancia. Esto incluye especialmente el movimiento beta , que es importante para la ilusión de movimiento en el cine y la animación . En realidad, Wertheimer aplicó el término "fenómeno φ" a todos los movimientos aparentes descritos en su tesis cuando introdujo el término en 1912, el movimiento sin objeto que llamó "φ puro". Sin embargo, algunos comentaristas afirman que reservó la letra griega φ para el movimiento puro y sin objeto.

Demostración experimental

Variante "Magni-phi" del arreglo experimental clásico con más de dos elementos.

Los experimentos clásicos de Wertheimer utilizaron dos líneas de luz o curvas presentadas repetidamente una tras otra utilizando un taquistoscopio . Si se utilizaron ciertos intervalos relativamente cortos entre los estímulos y la distancia entre los estímulos era adecuada, entonces sus sujetos (que resultaron ser sus colegas Wolfgang Köhler y Kurt Koffka ) informaron haber visto movimiento puro "sin objeto".

Sin embargo, resulta difícil demostrarlo de manera estable y convincente. Para facilitar la demostración del fenómeno, los psicólogos del siglo XXI diseñaron un arreglo experimental más vívido utilizando más de dos estímulos. En esta demostración, llamada "Magni-phi", los discos idénticos se colocan en un círculo y, en una secuencia rápida, uno de los discos se oculta en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Esto hace que sea más fácil observar el tipo de movimiento similar a una sombra que descubrió Wertheimer. La demostración de Magni-phi es robusta a los cambios de parámetros como el tiempo, el tamaño, la intensidad, el número de discos y la distancia de visualización.

Además, el fenómeno puede observarse de manera más confiable incluso con solo dos elementos si se utiliza un intervalo interestímulo negativo (ISI) (es decir, si los períodos durante los cuales los dos elementos son visibles se superponen ligeramente). En ese caso, el espectador puede ver los dos objetos como estacionarios y suponer inconscientemente que la reaparición del estímulo en un lado significa que el objeto anteriormente mostrado en esa posición ha reaparecido y no, como se observa con el movimiento beta, que el objeto del el lado opuesto acaba de moverse a una nueva posición. El factor crucial para esta percepción es la brevedad de la discontinuidad del estímulo en cada lado. Esto está respaldado por la observación de que dos parámetros deben elegirse correctamente para producir el fenómeno phi puro: primero, la duración absoluta del espacio en cada lado no debe exceder los 150 ms aproximadamente, y segundo, la duración del espacio no debe exceder 40% del período de estímulo.

Historia de la investigacion

En su tesis de 1912, Wertheimer introdujo el símbolo φ ( phi ) de la siguiente manera:

Gegeben sind sukzessiv zwei Objekte als Reize; diese werden empfunden; zuerst wird a gesehen, zuletzt b; zwischen ihnen war die ‚Bewegung von a nach b gesehen '; ohne daß die entsprechende Bewegung resp. die raum-zeit-kontinuierlichen Zwischenlagen zwischen a und b wirklich als Reize exponiert gewesen wären. Der psychische Sachverhalt sei - ohne irgendeine Präjudiz - mit a φ b bezeichnet.

Se dan dos objetos sucesivos como estímulos; estos son percibidos; primero se ve a, último b; entre ellos se ve el "movimiento de a a b"; sin haber expuesto realmente el movimiento correspondiente respectivamente las posiciones intermedias tiempo-espacio-continuas entre ayb como estímulos. La cuestión física se indicará, sin prejuicio alguno, con a φ b.

Además del "movimiento óptimo" (más tarde llamado movimiento beta) y los movimientos parciales de ambos objetos, Wertheimer describió un fenómeno que llamó "movimiento puro". Con respecto a esto, resumió las descripciones de sus sujetos de prueba de la siguiente manera:

Diese Fälle zeigten sich so, daß auch nicht etwa der Gedanke vorhanden war: ein Objekt habe sich hinüberbewegt; fue von Objekten vorhanden war, war in den zwei Lagen gegeben; nicht eines oder eines von ihnen oder ein ähnliches betraf die Bewegung; sondern zwischen ihnen war Bewegung gegeben; nicht eine Objektbewegung. Auch nicht: das Objekt bewegt sich hinüber, ich sehe es nur nicht. Sondern es war einfach Bewegung da; nicht auf ein Objekt bezüglich.

Estos casos aparecieron de una manera, que ni siquiera el pensamiento estaba presente: un objeto se ha movido a través; lo que existía de los objetos se daba en dos posiciones; ni uno ni otro ni uno similar explicaron el movimiento; pero entre ellos había movimiento; no un movimiento de un objeto. Ni siquiera: el objeto se mueve, simplemente no lo veo. En cambio, fue solo movimiento allí; no con respecto a un objeto.

Wertheimer atribuyó mucha importancia a estas observaciones porque, en su opinión, demostraron que el movimiento se podía percibir directamente y no se deducía necesariamente de la sensación separada de dos estímulos ópticos en lugares ligeramente diferentes en momentos ligeramente diferentes. Este aspecto de su tesis fue un detonante importante en el lanzamiento de la psicología Gestalt.

A partir de mediados del siglo XX, surgió confusión en la literatura científica sobre qué era exactamente el fenómeno phi. Una razón podría ser que los científicos anglófonos tenían dificultades para comprender la tesis de Wertheimer, que se publicó en alemán. El estilo de escritura de Wertheimer también es idiosincrásico. Además, la tesis de Wertheimer no especifica con precisión bajo qué parámetros se observó el "movimiento puro". Además, es difícil reproducir el fenómeno. La influyente historia de Edwin Boring sobre la psicología de la sensación y la percepción, publicada por primera vez en 1942, contribuyó a esta confusión. Boring enumeró los fenómenos que Wertheimer había observado y los clasificó por la longitud del intervalo entre estímulos. Sin embargo, Boring colocó el fenómeno phi en la posición incorrecta, es decir, porque tiene un intervalo entre estímulos relativamente largo. De hecho, con intervalos tan largos, los sujetos no perciben movimiento en absoluto; solo observan dos objetos que aparecen sucesivamente.

Esta confusión probablemente ha contribuido al "redescubrimiento" del fenómeno phi con otros nombres, por ejemplo, como "movimiento omega", "movimiento de imagen residual" y "movimiento de sombra".

Ilusión phi inversa

Como el sistema visual humano percibe el movimiento phi aparente con dos estímulos ópticos estacionarios y similares presentados uno al lado del otro exponiendo sucesivamente con alta frecuencia, también hay una versión inversa de este movimiento, que es la ilusión phi invertida. La ilusión de phi inversa es el tipo de fenómeno de phi que se desvanece o se disuelve de su dirección positiva a la negativa desplazada, de modo que el movimiento aparente que el ser humano percibe es opuesto al desplazamiento físico real. La ilusión de phi inversa a menudo es seguida por patrones en blanco y negro.

Se cree que la ilusión de phi inverso es de hecho efectos de brillo, que se produce cuando la imagen de brillo inverso se mueve a través de nuestra retina. Puede explicarse por mecanismos del modelo de campo receptivo visual, donde los estímulos visuales se suman espacialmente (un proceso que es inverso a la diferenciación espacial). Esta suma espacial difumina el contorno en pequeña medida y, por lo tanto, cambia el brillo percibido. Se confirman cuatro predicciones a partir de este modelo de campo receptivo. Primero, la phi inversa foveal debe descomponerse cuando el desplazamiento es mayor que el ancho de los campos receptivos foveales. En segundo lugar, la ilusión de phi inversa existe en la retina periférica para desplazamientos mayores que en la fóvea, ya que los campos receptivos son mayores en la retina periférica. En tercer lugar, la suma espacial de los campos receptivos podría incrementarse mediante la visión borrosa de la ilusión de phi invertida proyectada en una pantalla con lente de desenfoque. En cuarto lugar, la cantidad de ilusión phi invertida debería aumentar con la disminución del desplazamiento entre imágenes positivas y negativas.

De hecho, nuestro sistema visual procesa el fenómeno phi hacia adelante y hacia atrás de la misma manera. Nuestro sistema visual percibe el fenómeno phi entre puntos individuales de brillo correspondiente en fotogramas sucesivos, y el movimiento phi se determina de forma local, punto por punto, mediado por el brillo en lugar de globalmente.

Mecanismo neuronal subyacente a la sensibilidad al fenómeno de phi invertido

  • Las células detectoras de movimiento T4 y T5 son necesarias y suficientes para el comportamiento de phi invertido, y no hay otras vías para producir respuestas de giro para el movimiento phi invertido.
  • Las células tangenciales muestran una respuesta de voltaje parcial con la estimulación del movimiento phi inverso
  • Modelo de detector Hassenstein-Reichardt
  • Hay respuestas sustanciales para phi invertido en las dendritas T4 y respuestas marginales en las dendritas T5

Fenómeno phi y movimiento beta

Ejemplo de movimiento beta

El fenómeno Phi se ha confundido durante mucho tiempo con el movimiento beta ; sin embargo, el fundador de la Escuela de Psicología Gestalt, Max Wertheimer , ha distinguido la diferencia entre ellos en 1912. Si bien el fenómeno Phi y el movimiento Beta pueden considerarse en la misma categoría en un sentido más amplio, son bastante distintos.

En primer lugar, la diferencia está a nivel neuroanatómico. La información visual se procesa en dos vías, una procesa la posición y el movimiento y la otra procesa la forma y el color. Si un objeto se mueve o cambia de posición, es probable que estimule ambas vías y resulte en una percepción de movimiento beta. Mientras que si el objeto cambia de posición demasiado rápido, podría resultar en una percepción de movimiento puro como el fenómeno phi.

En segundo lugar, el fenómeno phi y el movimiento beta también son diferentes perceptualmente. Para el fenómeno phi, dos estímulos A y B se presentan sucesivamente, lo que percibes es algún movimiento que pasa sobre A y B; mientras que para el movimiento beta, aún con dos estímulos A y B presentados en sucesión, lo que percibes sería un objeto que realmente pasa de la posición A a la posición B.

La diferencia también radica en el nivel cognitivo, en cómo nuestro sistema visual interpreta el movimiento, que se basa en el supuesto de que el sistema visual resuelve un problema inverso de interpretación perceptiva. Para los estímulos vecinos producidos por un objeto, el sistema visual tiene que inferir el objeto ya que los estímulos vecinos no dan la imagen completa de la realidad. Hay más de una forma de interpretación de nuestro sistema visual. Por lo tanto, nuestro sistema visual necesita poner restricciones a múltiples interpretaciones para adquirir la única y auténtica. Los principios empleados por nuestro sistema visual para establecer las restricciones a menudo son relevantes para la simplicidad y la probabilidad.

Modelo de detector Hassenstein-Reichardt

Modelo de detección de Hassenstein-Reichardt

El modelo del detector Hassenstein-Reichardt se considera el primer modelo matemático que propone que nuestro sistema visual estima el movimiento al detectar una correlación cruzada temporal de intensidades de luz de dos puntos vecinos, en resumen, un circuito neuronal teórico de cómo nuestro sistema visual sigue el movimiento. . Este modelo puede explicar y predecir el fenómeno phi y su versión inversa. Este modelo consta de dos ubicaciones y dos entradas visuales, que si se detecta una entrada en una ubicación, la señal se enviaría a la otra ubicación. Dos entradas visuales se filtrarían asimétricamente en el tiempo, luego el contraste visual en una ubicación se multiplica por el contraste retardado en el tiempo de la otra ubicación. Finalmente, el resultado de la multiplicación se restaría para obtener una salida.

Por lo tanto, dos señales positivas o dos negativas generarían una salida positiva; pero si las entradas son una positiva y una negativa, la salida sería negativa. Esto corresponde matemáticamente a la regla de la multiplicación.

Para el fenómeno phi, el detector de movimiento se desarrollaría para detectar un cambio en la intensidad de la luz en un punto de la retina, luego nuestro sistema visual calcularía una correlación de ese cambio con un cambio en la intensidad de la luz de un punto vecino en la retina, con un corto demora.

Modelo de Reichardt

El modelo de Reichardt es una forma más compleja del modelo de detector Hassenstein-Reichardt más simple, que se considera un modelo por pares con una no linealidad cuadrática común. Como el método de Fourier se considera un método lineal, el modelo de Reichardt introduce la no linealidad multiplicativa cuando se combinan nuestras respuestas visuales a los cambios de luminancia en diferentes ubicaciones de elementos. En este modelo, una entrada de fotorreceptor sería retardada por un filtro para ser comparada por la multiplicación con la otra entrada de una ubicación vecina. La entrada se filtraría dos veces de manera simétrica en espejo, una antes de la multiplicación y otra después de la multiplicación, lo que da una estimación de movimiento de segundo orden. Este modelo de Reichardt generalizado permite filtros arbitrarios antes de la no linealidad multiplicativa, así como filtros posteriores a la no linealidad. El fenómeno Phi a menudo se considera un movimiento de primer orden, pero el phi invertido podría ser tanto de primer orden como de segundo orden, según este modelo.  

Ver también

enlaces externos

Referencias

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