Ilusión de Chubb

La ilusión de Chubb es una ilusión óptica o error de percepción visual en la que el contraste aparente de un objeto varía sustancialmente para la mayoría de los observadores dependiendo de su contraste relativo con el campo en el que se muestra. ^{[ 1 ]} Estas ilusiones visuales son de particular interés para los investigadores porque pueden proporcionar información valiosa sobre el funcionamiento de los sistemas visuales humanos .

Un objeto con textura visual de bajo contraste rodeado por un campo de textura visual uniforme parece tener mayor contraste que cuando se presenta sobre un campo de textura de alto contraste. Esta ilusión fue observada por Charles Chubb y sus colegas y publicada en 1989. ^{[ 2 ]} Lotto y Purves publicaron una explicación empírica de la ilusión de Chubb en 2001. ^{[ 1 ]}

Chubb y sus colegas investigaron esta ilusión mostrando varias combinaciones de objetos en primer plano y campos de fondo a sujetos de prueba humanos y pidiéndoles que calificaran la nitidez del contraste visual en cada objeto en primer plano. Descubrieron que los sujetos que veían un parche de textura visual aleatoria incrustado en un campo de fondo circundante eran propensos a reportar diferentes percepciones de contraste visual para el parche objetivo central dependiendo del contraste relativo del campo de fondo. Además, el brillo/oscuridad aparente de un parche de textura variaba a medida que variaba el fondo. Por ejemplo, los puntos brillantes del parche de textura parecían más apagados en un fondo de alto contraste, mientras que los puntos oscuros parecían más claros en un fondo uniforme. ^{[ 2 ]} Esta variación aparente en la percepción está influenciada cuando es vista por diferentes observadores y cuando el fondo y el parche objetivo central se colocan en "bandas de frecuencia espacial no superpuestas", como explican Chubb et al. Esta tendencia se encontró estadísticamente significativa . Las teorías apuntan a una herramienta perceptiva para catalizar la adaptación al contraste (lenta, segundos) al control de ganancia de contraste (rápido, ≈100 ms) en un "locus neural" cortical o precortical temprano. ^{[ 3 ] [ 2 ]}

La ilusión de Chubb es similar a otra ilusión visual, el efecto de contraste . El efecto de contraste es una ilusión en la que el brillo o luminancia percibida de una forma visual central idéntica sobre un fondo uniforme más grande varía para el sujeto de prueba dependiendo de la relación entre la luminancia de la forma central y la de su fondo. ^{[ 4 ]} Esta ilusión, contraste simultáneo , se ilustra en la Figura 2. En ella, el objetivo central es más brillante. Es decir, la relación entre la luminancia del rectángulo central superior ( A ) y la luminancia de su campo de fondo es mayor que uno. En el rectángulo inferior ( B ), el campo de fondo es más brillante. Es decir, la relación es menor que uno. ^{[ 2 ]} Aunque los dos parches del objetivo central son igualmente brillantes (idénticos en luminancia), el que está sobre un fondo oscuro parece más claro y el que está sobre un fondo más claro parece más oscuro.

La inhibición lateral es una propuesta para explicar la ilusión de contraste o contraste simultáneo. Sus defensores teorizan que las neuronas fuertemente estimuladas por el fondo de B suprimen las neuronas menos estimuladas del rectángulo interior. ^{[ 2 ]} En A , teorizan, no existe tal inhibición. Sin embargo, el hecho de que tanto A como B parezcan tener una "luminosidad uniforme en toda su extensión" sugiere que el proceso de inhibición lateral es más complejo. ^{[ 5 ]} Chubb et al. afirman que el principio de inhibición lateral se basa en la suposición de que el factor determinante de la luminosidad percibida es la relación, en el borde del rectángulo, entre la luminancia del rectángulo y la luminancia del fondo. ^{[ 2 ]} Sin embargo, la explicación de la inhibición lateral no es consistente con fenómenos como la cruz de Benary y la ilusión de White, así como con los efectos de transparencia y asimilación. Como tal, es una explicación ad hoc de interés teórico poco claro.

La ilusión de Chubb ilustra un error en el contraste más que en la luminancia. El fondo de luminancia cero de la Figura 2 ( A ) se convierte en un campo de contraste cero en la porción análoga de la Figura 1, mientras que el campo de alta luminancia de la Figura 2 ( B ) se convierte en un campo de textura de alto contraste. Los observadores perciben empíricamente el disco de textura de la porción más a la izquierda de la Figura 1 con mayor contraste que el disco de la derecha, aunque ambos son iguales. Tras realizar experimentos sobre la inducción de contraste y luminosidad, la inducción interocular y la inducción entre bandas de frecuencia espacial, demuestran que el efecto inhibitorio lateral es monocular y se adapta únicamente a la frecuencia espacial. Chubb et al. apoyan "un modelo en el que la ganancia de salida de dicha neurona selectiva de banda se normaliza en relación con la amplitud de respuesta promedio de neuronas cercanas con la misma sintonización de frecuencia ". ^{[ 2 ]}

Las percepciones visuales dependen de la interacción del sistema visual humano con estímulos biestables o multiestables y de la frecuencia de su aparición. La iluminación de los objetos en un punto, la reflectancia de dichos objetos y la transmitancia del medio entre el objeto y el observador son fundamentales para determinar los factores primarios que afectan nuestra percepción visual. ^{[ 1 ]} Es por esto que una imagen de bajo contraste se percibe con mayor contraste cuando se coloca frente a un fondo gris. El fondo gris es más ambiguo que el fondo de alto contraste. Lotto y Purves (2001) demostraron que la ilusión de Chubb puede explicarse "por el grado en que la transmitancia imperfecta probablemente haya afectado la luz que llega al ojo". ^{[ 1 ]} De hecho, estas observaciones sugieren una explicación totalmente empírica de la ilusión de Chubb. ^{[ 6 ]}

El efecto Chubb estima que cuando un objeto se observa a través de un medio de transmisión imperfecta, aumenta o disminuye el brillo o la opacidad aparente del parche objetivo, incluso cuando las relaciones de luminancia y las frecuencias espaciales permanecen iguales. ^{[ 1 ]} Lotto y Purves (2001) dudaron de que las percepciones ilusorias de brillo se explicaran como consecuencias de la inhibición lateral . ^{[ 2 ] [ 7 ]} Si ese fuera el caso, la diferencia percibida en el brillo de los elementos objetivo, ilustrada en la Figura 3 ( A ), no se vería afectada en gran medida por el campo circundante en la Figura 3 ( C ), que presenta un contraste espacial menor que el objetivo, lo que coincide con las observaciones. A pesar de esto, afirmaron: "este razonamiento se ve debilitado por el hecho de que el contraste aparente del patrón objetivo en la Figura 3 ( D ) no se ve afectado en gran medida por el entorno de la Figura 3 ( F )". Por lo tanto, optaron por examinar la ilusión de Chubb en términos «totalmente empíricos», principalmente como consecuencia de la experiencia pasada, o en este caso, la influencia de la transmitancia en estímulos ambiguos. ^{[ 1 ]}

El denominador común de las observaciones de Lotto y Purves es el poder explicativo de la transmitancia imperfecta. ^{[ 1 ]} La transmitancia imperfecta provoca que los observadores experimenten una diferencia reducida en el contraste espectral o la luminancia de las superficies de los objetos. ^{[ 1 ] [ 8 ]} Esto se debe a que las imperfecciones en el medio de transmisión, como los efectos atmosféricos, distorsionan la transmitancia. Por ejemplo, la transmitancia varía al observar objetos a distancia, en la niebla o el humo, o a través de tela, vidrio o agua. Estas condiciones afectan en gran medida la cantidad de luz que llega al ojo. Esta hipótesis se puso a prueba alterando las contribuciones probables de la transmitancia imperfecta mediante la manipulación del movimiento, la luminancia y la información de color. En algunos casos, la luminancia relativa de dos superficies objetivo puede reducirse, como demuestran Lotto y Purves, de una proporción de 8:3 a aproximadamente 7:5. Si la percepción se genera empíricamente, entonces "el grado en que un estímulo sea consistente con la transmitancia imperfecta... se incorporará a la percepción del objetivo". ^{[ 1 ]}

La respuesta conductual apropiada depende de la evaluación de las contribuciones relativas de la iluminación, la reflectancia y la transmitancia a los estímulos visuales. Las percepciones visuales del contraste se ven afectadas por los efectos de la transmitancia imperfecta más que por la luminancia del objeto. ^{[ 1 ]} El estímulo de Chubb ilustrado en la Figura 1 ( B ) es consistente con las distorsiones de transmitancia por dos razones: los elementos con patrón del fondo son continuos con los elementos con patrón del objetivo y las luminancias de los elementos del objetivo concuerdan con los valores que surgirían si el patrón del fondo se viera a través de un medio con transmisión imperfecta. ^{[ 1 ]}

La explicación de la ilusión de Chubb basada en la transmitancia afirma que modificar el estímulo de la Figura 1 ( B ) de manera que resulte menos consistente con la visión a través de un medio imperfecto debería disminuir o revertir la ilusión. Los ensayos confirman esta hipótesis. Esta explicación pone en duda la hipótesis que implica que alterar la luminancia, el movimiento o la distribución espectral del campo que rodea al objetivo no alteraría la percepción. ^{[ 1 ]}

Los hallazgos empíricos también contradicen la hipótesis de que las "ilusiones de brillo" causadas por las uniones de contorno en el estímulo explican la ilusión de Chubb, como propuso Anderson (1997). ^{[ 1 ] [ 9 ]}

Las ilusiones visuales se pueden categorizar en fisiológicas/patológicas, perceptuales y ambiguas (biestables/multiestables). Una desviación de la percepción natural de los objetos (estímulo) fomenta la evaluación de las teorías de la percepción. ^{[ 10 ]} La percepción visual en la esquizofrenia se distingue por ajustes contextuales reducidos y una percepción más precisa del estímulo en tareas que implican "efectos contextuales espaciales". ^{[ 11 ]} Según Eunice et al., "las ilusiones contextuales surgen de la propensión adaptativa de la visión a enfatizar las diferencias relativas entre las características en lugar de sus características absolutas". ^{[ 11 ]} Mientras que la presencia de un fondo de alto contraste reduce el contraste aparente de las características más pequeñas del primer plano en individuos sanos, los pacientes esquizofrénicos son más precisos al percibir el contraste entre el fondo y el primer plano. Para probar esto, Keane et al. midieron el rendimiento de 15 participantes con esquizofrenia crónica, 13 participantes psiquiátricos, incluidos individuos con trastornos de la personalidad y bipolares, y 20 individuos sanos no psiquiátricos. Se les presentó un pequeño parche objetivo aislado o un pequeño parche con un fondo de alto contraste, seguido de un parche de referencia distante. Luego se les pidió a los individuos que indicaran qué parche creían que tenía mayor contraste según sus observaciones. ^{[ 12 ]}

La inmunidad del grupo esquizofrénico a la ilusión de contraste fue excepcional, con 12 de 15 juicios precisos, mientras que los participantes sanos mostraron graves percepciones erróneas de los estímulos centrales. Esto demuestra que las personas con esquizofrenia pueden percibir las "características absolutas" de los "rasgos individuales" con mayor precisión. ^{[ 12 ]} Si bien las modulaciones contextuales con respecto a la luminancia, el tamaño y la orientación fueron similares entre los grupos, las modulaciones contextuales débiles se correlacionan con peores síntomas y funcionamiento social. ^{[ 13 ] [ 11 ]}

Los defectos visuales en la esquizofrenia pueden provocar problemas cognitivos y sociales. ^{[ 11 ]} Los hallazgos de un mejor rendimiento nos ayudan a determinar las anomalías visuales latentes. De hecho, ha habido un rápido crecimiento en el uso de tareas visuales contextuales (ilusiones de Chubb) en pruebas clínicas y estudios de esquizofrenia financiados por los NIH. (Gold et al., 2012). ^{[ 11 ]}

Hay una reducción de la función inhibitoria cortical dentro del sistema visual envejecido, tanto en humanos como en animales. Esta reducción en la inhibición explica una menor sintonización de orientación y dirección de las neuronas visuales envejecidas. LR Betts et al. (2005) demostraron que las personas mayores podían distinguir el movimiento de estímulos de alto contraste más rápidamente que los adultos jóvenes, y que la inhibición era responsable de las diferencias en la supresión espacial. ^{[ 14 ]} Karas y McKendrick (2009) utilizaron la ilusión de Chubb para probar si los fondos de alto contraste afectaban las percepciones visuales de los participantes mayores en menor medida que los participantes jóvenes debido a una inhibición reducida. Los estímulos utilizados para los experimentos se basaron en los parámetros utilizados por Dakin, Carlin y Hemsley (2005), quienes utilizaron la ilusión de Chubb para comprobar la inhibición reducida en personas con esquizofrenia. Sin embargo, su estudio mostró que la sensibilidad al contraste no disminuía realmente con el envejecimiento, ya que los participantes mayores mostraron una mayor discrepancia en el contraste percibido del objetivo con respecto al fondo que los participantes jóvenes. ^{[ 14 ]}

• Efecto de contraste
• Ilusión de sombra de tablero de ajedrez
• Frecuencia espacial

• Una explicación empírica: la ilusión de Chubb , del laboratorio de Dale Purves.
• Control de ganancia de contraste