Reference frames reverse biases in human heading perception

Cuando nos desplazamos por el mundo, nuestros ojos no solo ven imágenes estáticas; ven un flujo constante de información visual conocido como flujo óptico. Imagine estar en el andén de una estación mientras un tren se aleja: las vías y las paredes de la estación parecen desplazarse hacia afuera desde un único punto frente a usted. Este patrón visual es la pista principal que nuestro cerebro utiliza para determinar hacia qué dirección nos dirigimos, un sentido que los científicos llaman rumbo (o heading). Durante décadas, los investigadores han intentado mapear exactamente cómo el cerebro calcula esta dirección, pero se han topado con un muro confuso. Algunos experimentos sugerían que, cuando las personas intentan adivinar su dirección de desplazamiento, tienden a apuntar ligeramente hacia el centro, como si fueran atraídas hacia adentro. Otros experimentos, utilizando configuraciones diferentes, encontraron lo contrario: las personas parecían apuntar ligeramente hacia afuera del centro, como si fueran empujadas hacia afuera. Esta contradicción dejó a los científicos preguntándose si el cerebro era simplemente poco fiable o si algo en la forma en que se diseñaron los experimentos estaba engañando a los participantes.

Un equipo de investigadores dirigido por Renate Reisenegger, de la Universidad de Marburgo, ha propuesto ahora una solución a este enigma de décadas. Sugieren que el cerebro no es inconsistente; más bien, la respuesta depende enteramente de cómo se le pida a la persona que informe su dirección. El estudio, publicado en un número reciente de una revista científica, revela que la perspectiva mental que adoptamos —ya sea que pensemos en nuestro movimiento desde nuestro propio punto de vista o desde una vista desapegada, similar a un mapa— cambia fundamentalmente la dirección del error. Al probar a las mismas personas con las mismas escenas visuales pero pidiéndoles que respondieran de dos maneras diferentes, los investigadores demostraron que el cerebro puede ser atraído hacia adentro o empujado hacia afuera simplemente cambiando las reglas del juego.

Para probar esta idea, el equipo construyó una configuración de laboratorio única utilizando una enorme pantalla curva que envuelve al espectador, cubriendo un campo de visión de unos 224 grados. Esta pantalla "sin bordes" permitió a los participantes ver una simulación inmersiva de caminar sobre un suelo plano hecho de puntos en movimiento, sin bordes visibles que los distrajeran. En la primera parte del estudio, treinta y siete voluntarios observaron estos breves clips de automovimiento y se les pidió que informaran hacia dónde creían que se dirigían. Los investigadores dividieron la tarea en dos modos distintos. En el primer modo, la condición "egocéntrica", los participantes informaron su dirección desde su propia perspectiva, señalando un punto en una línea horizontal que representaba su visión inmediata. En el segundo modo, la condición "alocéntrica", se les pidió a los participantes que imaginaran que miraban desde arriba, como un pájaro, y que señalaran su dirección en un arco circular o en un círculo completo.

Los resultados fueron sorprendentes e inmediatos. Cuando los participantes informaban desde su propia perspectiva, sus conjetras derivaban consistentemente hacia la dirección de ir de frente. Si en realidad se movían ligeramente hacia la izquierda, informaban que se movían aún más cerca del centro. Esto se conoce como sesgo centrípeto. Sin embargo, cuando las mismas personas cambiaban a la vista de "ojo de pájaro" e informaban en el marco alocéntrico, el sesgo se invertía por completo. Si se movían ligeramente hacia la izquierda, informaban que se movían aún más hacia la izquierda. Este sesgo centrífugo aparecía a pesar de que el estímulo visual era idéntico y el rango de respuestas posibles era el mismo en ambos casos. Los investigadores también probaron si la causa era el tamaño del rango de respuestas, como habían sugerido algunas teorías previas, pero descubrieron que cambiar el tamaño del círculo no cambiaba la dirección del sesgo. Lo único que importaba era el marco de referencia.

Para comprender qué estaba sucediendo dentro del cerebro durante este cambio, el equipo llevó a cabo un segundo experimento con otros veintiún voluntarios. Esta vez, utilizaron monitores de ordenador estándar y registraron la actividad cerebral de los participantes mediante electroencefalografía, o EEG, que mide las señales eléctricas en el cuero cabelludo. Los participantes observaban los mismos puntos en movimiento, pero en lugar de señalar una dirección, debían decidir rápidamente si un destello breve aparecía a la izquierda o a la derecha de su rumbo recordado. Crucialmente, antes de cada ensayo aparecía una señal indicándoles si debían usar su propia perspectiva o la de ojo de pájaro. Los investigadores se centraron en el momento entre la señal y la respuesta, un tiempo en el que el cerebro se está preparando para transformar la información visual.

Los escaneos cerebrales revelaron una clara diferencia de actividad dependiendo de la tarea. Cuando los participantes se preparaban para responder desde la vista de ojo de pájaro, sus cerebros mostraban un aumento significativo de la actividad eléctrica rítmica en las bandas de frecuencia theta y alfa, específicamente sobre la parte posterior y superior de la cabeza. Este patrón de actividad suele asociarse con regiones cerebrales implicadas en la navegación y la memoria espacial, como la corteza retrosplenial y el hipocampo. En cambio, cuando se preparaban para responder desde su propia perspectiva, este aumento de la actividad estaba ausente. Esto sugiere que el cerebro tiene que trabajar más para realizar la gimnasia mental necesaria para cambiar de una visión autocentrada a un mapa centrado en el mundo, y que este paso de procesamiento adicional es probablemente lo que introduce el sesgo hacia afuera.

Finalmente, los investigadores utilizaron un modelo computacional basado en cómo el cerebro combina la información sensorial con las expectativas previas para explicar estos hallazgos. El modelo mostró que el "mapa" interno del cerebro sobre lo que es probable que ocurra cambia según la tarea. Cuando las personas piensan en su movimiento desde su propia perspectiva, dependen en gran medida del rango específico de movimientos que acaban de ver, lo que las atrae hacia el centro. Pero cuando cambian a la vista de ojo de pá료, el cerebro parece adoptar una expectativa más amplia y plana, asumiendo que el movimiento podría estar ocurriendo en cualquier dirección a través del círculo completo. Este cambio de expectativa, combinado con la sensibilidad natural del cerebro hacia el movimiento hacia adelante, crea el empuje hacia afuera. El estudio concluye que los resultados contradictorios en la historia de la investigación sobre el rumbo no se debieron a un fallo en la percepción humana, sino a que diferentes experimentos habían pedido, sin saberlo, al cerebro que resolviera el problema en dos sistemas de coordenadas distintos. Al reconocer que el propio marco de referencia es lo que impulsa el sesgo, el equipo ha resuelto un misterio de larga data en la ciencia de la visión, demostrando que la forma en que se hace una pregunta puede alterar fundamentalmente la respuesta que da nuestro cerebro.