Alles wat we zien is een mash up van de hersenen

Alles wat we zien is een mash-up van de hersenen laatste 15 seconden van visuele informatie

Ryger/Shutterstock

Onze ogen worden voortdurend gebombardeerd door een enorme hoeveelheid visuele informatie – miljoenen vormen, kleuren en steeds veranderende beweging overal om ons heen. Voor de hersenen is dit geen gemakkelijke opgave. Aan de ene kant verandert de visuele wereld voortdurend door veranderingen in licht, gezichtspunt en andere factoren. Anderzijds verandert onze visuele input voortdurend door het knipperen en het feit dat onze ogen, ons hoofd en ons lichaam vaak in beweging zijn.

Om een idee te krijgen van de “ruisachtigheid” van deze visuele input, plaats je een telefoon voor je ogen en neem je een live video op terwijl je rondloopt en naar verschillende dingen kijkt. Het onrustige, rommelige resultaat is precies waar je hersenen mee te maken hebben op elk moment van je visuele ervaring. Dit is ook te zien in de video hieronder. De witte cirkel rechts toont mogelijke oogbewegingen, en de wazige klodder links toont de schokkerige visuele input op elk moment.

www.cogsci.nl/Sebastiaan Mathôt.

Toch voelt het zien voor ons nooit als werk. In plaats van de fluctuaties en visuele ruis die een video kan registreren, nemen we een constant stabiele omgeving waar. Hoe creëren onze hersenen deze illusie van stabiliteit? Dit proces heeft wetenschappers eeuwenlang gefascineerd en het is een van de fundamentele vragen in de visuswetenschap.

De tijdmachine hersenen

In ons laatste onderzoek ontdekten we een nieuw mechanisme dat onder andere deze illusoire stabiliteit kan verklaren. De hersenen vlakken onze visuele input automatisch af in de tijd. In plaats van elke afzonderlijke visuele momentopname te analyseren, nemen we op een gegeven moment een gemiddelde waar van wat we in de afgelopen 15 seconden hebben gezien. Door objecten samen te voegen zodat ze meer op elkaar lijken, zorgt ons brein ervoor dat we een stabiele omgeving waarnemen. Leven “in het verleden” kan verklaren waarom wij subtiele veranderingen die zich in de loop van de tijd voordoen, niet opmerken.

Met andere woorden, de hersenen zijn als een tijdmachine die ons steeds terugstuurt in de tijd. Het is als een app die onze visuele input elke 15 seconden consolideert in één indruk, zodat we het dagelijks leven aankunnen. Als onze hersenen altijd in real time zouden updaten, zou de wereld aanvoelen als een chaotische plek met constante schommelingen in licht, schaduw en beweging. We zouden de hele tijd het gevoel hebben dat we hallucineren.

We creëerden een illusie om te illustreren hoe dit stabilisatiemechanisme werkt. In de video hieronder veroudert het gezicht aan de linkerkant langzaam gedurende 30 seconden, en toch is het heel moeilijk om de volledige omvang van de verandering in leeftijd op te merken. In feite zien waarnemers het gezicht langzamer verouderen dan het in werkelijkheid doet.

Om deze illusie te testen hebben we honderden deelnemers gerekruteerd en hen gevraagd om close-ups te bekijken van gezichten die chronologisch in leeftijd veranderen in timelapse video’s van 30 seconden. Wanneer hen gevraagd werd om de leeftijd van het gezicht te bepalen aan het einde van de video, gaven de deelnemers bijna consequent de leeftijd op van het gezicht dat 15 seconden eerder werd getoond.

Terwijl we naar de video kijken, zijn we voortdurend bevooroordeeld naar het verleden en dus sturen de hersenen ons voortdurend terug naar de vorige 10-15 seconden (waar het gezicht jonger was). In plaats van het nieuwste beeld in real time te zien, zien mensen eigenlijk eerdere versies, omdat de verversingstijd van onze hersenen ongeveer 15 seconden is. Deze illusie toont dus aan dat visuele afvlakking in de tijd kan helpen de perceptie te stabiliseren.

Wat de hersenen in feite doen, is uitstellen. Het is te veel werk om elke momentopname die het ontvangt te verwerken, dus blijven de hersenen bij het verleden omdat het verleden een goede voorspeller is van het heden. We hergebruiken informatie uit het verleden omdat het efficiënter, sneller en minder werk is.

Dit idee – dat ook door andere resultaten wordt ondersteund – van mechanismen in de hersenen die onze visuele waarneming voortdurend vertekenen in de richting van onze visuele ervaring uit het verleden, staat bekend als continuïteitsvelden. Ons visuele systeem offert soms nauwkeurigheid op omwille van een soepele visuele ervaring van de wereld om ons heen. Dit kan bijvoorbeeld verklaren waarom we bij het kijken naar een film subtiele veranderingen die in de loop van de tijd optreden, zoals het verschil tussen acteurs en hun stuntdubbel, niet opmerken.

Repercussies

Er zijn positieve en negatieve gevolgen voor onze hersenen die werken met deze kleine vertraging bij het verwerken van onze visuele wereld. De vertraging is geweldig om te voorkomen dat we ons elke dag gebombardeerd voelen door visuele input, maar het kan ook levensbedreigende gevolgen hebben wanneer absolute precisie nodig is.

Radiologen onderzoeken bijvoorbeeld honderden beelden in batches, waarbij ze verschillende gerelateerde beelden na elkaar zien. Bij het bekijken van een röntgenfoto wordt een arts meestal gevraagd om afwijkingen te identificeren en deze vervolgens te classificeren. Tijdens deze visuele zoek- en herkenningstaak hebben onderzoekers ontdekt dat de beslissingen van radiologen niet alleen gebaseerd waren op het huidige beeld, maar ook op beelden die ze eerder hadden gezien, wat ernstige gevolgen kan hebben voor patiënten.

De traagheid van ons visueel systeem om bij te werken kan ons blind maken voor onmiddellijke veranderingen omdat het zich vastgrijpt aan onze eerste indruk en ons naar het verleden trekt. Maar uiteindelijk bevorderen continuïteitsvelden onze ervaring van een stabiele wereld. Tegelijkertijd is het belangrijk om te onthouden dat de oordelen die we elke dag vellen niet volledig gebaseerd zijn op het heden, maar sterk afhangen van wat we in het verleden hebben gezien.

De Conversatie

Mauro Manassi ontvangt financiering van de Zwitserse National Science Foundation beurs en Carnegie Trust for the Universities of Scotland.

David Whitney ontvangt financiering van de National Institutes of Health (VS).