The post-hoc montage of perception: deep layers of primary visual cortex encode postdictive percepts

I nostri occhi sono costantemente bombardati dalla luce, e sembra naturale assumere che ciò che vediamo sia una trasmissione in diretta del mondo che accade proprio ora. Guardiamo una scena e il nostro cervello traduce istantaneamente la luce che colpisce le nostre retine in un'immagine nitida della realtà. Tuttavia, esiste un bizzarro errore in questo sistema chiamato postdictio. Si tratta di un fenomeno in cui le informazioni che arrivano dopo un evento visivo cambiano effettivamente il modo in cui ricordiamo o percepiamo quell'evento. È come se il cervello aspettasse una frazione di secondo, raccogliesse più indizi dal futuro e poi modificasse il passato per dare un senso all'intera storia. Per decenni, gli scienziati hanno dibattuto su come il cervello gestisca questa modifica. Un'idea è che il cervello semplicemente conservi i segnali precoci in regioni più alte e complesse finché le informazioni successive non lo raggiungono. Un'altra idea è che il cervello invii un messaggio verso il basso, fino alla primissima tappa dell'elaborazione visiva, per riscrivere il registro iniziale.

Un team di ricercatori dell'University College London e della Maastricht University ha ora guardato all'interno del cervello umano per vedere quale di queste idee sia corretta. Si sono concentrati sulla corteccia visiva primaria, la sottile striscia di tessuto nella parte posteriore del cervello che funge da primo portale per tutto ciò che vediamo. Nello specifico, volevano sapere se quest'area, che un tempo era considerata una telecamera passiva, partecipi effettivamente alla riscrittura della nostra percezione a posteriori. Per scoprirlo, hanno utilizzato un potente scanner magnetico per osservare il cervello di ventitré volontari mentre sperimentavano due specifici trucchi visivi. In questi trucchi, la presenza o l'assenza di un suono avrebbe portato il cervello a inventare un lampo di luce che non c'era, oppure a cancellare un lampo di luce che invece era presente. Osservando il cervello durante questi momenti, i ricercatori potevano vedere se la corteccia visiva primaria stesse semplicemente registrando la luce che colpiva l'occhio, o se stesse riflettendo ciò che la persona vedeva effettivamente nella sua mente.

L'esperimento si basava su una configurazione ingegnosa che coinvolgeva lampi di luce e toni acuti. In una versione del test, i partecipanti vedevano due lampi di luce con un suono nel mezzo. Nonostante non ci fosse luce nel mezzo, il suono ha ingannato i loro cervelli facendogli vedere un terzo lampo proprio dove si verificava il suono. Nell'altra versione, vedevano tre lampi di luce, ma se il suono centrale mancava, i loro cervelli sopprimevano il lampo centrale, facendolo scomparire dalla loro percezione. I ricercatori hanno utilizzato uno scanner MRI da 7 Tesla, una macchina dotata di estrema sensibilità, per scattare foto al cervello ogni 68 millisecondi. Non si sono limitati a guardare il cervello nel suo insieme; hanno esaminato i diversi strati della corteccia visiva primaria. Pensate a questi strati come ai piani di un edificio: i piani inferiori ricevono i segnali direttamente dall'occhio, mentre i piani superiori inviano segnali verso il basso da altre parti del cervello.

Quando i ricercatori hanno analizzato i dati, hanno trovato una chiara differenza tra ciò che l'occhio vedeva e ciò che il cervello percepiva. Negli strati della corteccia visiva che ricevono l'input diretto dall'occhio, l'attività cerebrale corrispondeva alla luce effettiva che colpiva la retina. Se un lampo era fisicamente presente, il segnale era presente; se era mancante, il segnale era mancante. Tuttavia, negli strati profondi della stessa area, la storia era diversa. Quando un partecipante vedeva un lampo illusorio che non era mai esistito fisicamente, gli strati profondi della corteccia visiva si illuminavano con un modello che sembrava esattamente quello di un lampo reale. Al contrario, quando un lampo reale era fisicamente presente, ma il cervello del partecipante decideva di ignorarlo a causa della mancanza di un suono, gli strati profondi mostravano un modello che faceva sembrare il lampo assente. Ciò significa che gli strati profondi della corteccia visiva non stavano solo registrando i dati grezzi provenienti dall'occhio, ma stavano registrando la versione finale ed editata della realtà che la persona sperimentava.

Per capire da dove provenisse questo messaggio di modifica, i ricercatori hanno esaminato la connessione tra la corteccia visiva e la corteccia temporale superiore, una regione situata più in alto nel cervello nota per combinare suono e vista. Hanno scoperto che i modelli di attività in questa regione superiore erano strettamente legati all'attività negli strati profondi della corteccia visiva, ma non a quelli medi. Ciò suggerisce che la regione superiore stia inviando un messaggio verso il basso agli strati profondi della corteccia visiva, dicendo loro di aggiornare l'immagine in base alle nuove informazioni. Lo studio non ha trovato questa stessa connessione per gli strati medi, il che supporta l'idea che questi strati servano principalmente a ricevere nuovi input, mentre gli strati profondi siano destinati a ricevere aggiornamenti.

Le scoperte sfidano la vecchia visione secondo cui la corteccia visiva primaria è solo un ricevitore passivo di informazioni. Al contrario, essa appare come un partecipante attivo nella costruzione della nostra esperienza del mondo, anche dopo che l'evento è passato. Il cervello non si limita a trasmettere il presente; revisiona costantemente il passato per creare una storia coerente. In questi esperimenti, il processo di revisione avveniva negli strati profondi della corteccia visiva, guidato dal feedback proveniente da aree cerebrali superiori che avevano integrato il suono e la vista. Sebbene i ricercatori non potessero vedere l'esatta tempistica di questi eventi con una precisione tale da sapere se il cervello stesse modificando il passato o solo predicendo il futuro, l'evidenza mostra chiaramente che la corteccia visiva primaria è coinvolta in questa ricostruzione post-hoc. Lo studio suggerisce che la nostra percezione sia un montaggio, una collezione di momenti cuciti insieme dal cervello, e che la primissima tappa sull'autostrada visiva sia proprio dove viene effettuato il taglio finale.