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08 octubre 2020

Por qué las ilusiones ópticas engañan a nuestro cerebro

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Hace 15.000 años, en un rincón de la actual Francia, un humano del Paleolítico talló una figurita de piedra de un mamut. O de un bisonte; lo cierto es que la pieza representa a uno u otro animal, según cómo se observe. Su descubridor, Duncan Caldwell, propuso que se trata del caso más antiguo conocido de ilusión óptica, por su similitud con la ilusión del pato-conejo, un dibujo publicado en 1892 que suele citarse como uno de los ejemplos pioneros del moderno estudio de estos engaños visuales. Más allá de su curiosidad, hoy las ilusiones ópticas son herramientas que ayudan a desentrañar los misterios de la percepción y la cognición.

Las ilusiones ópticas engloban desde las más simples y clásicas como las de Müller-Lyer, Ponzo, Ebbinghaus o Delboeuf, que nos hacen ver de distinto tamaño líneas o figuras iguales entre sí, hasta las alucinantes geometrías del japonés Kokichi Sugihara, que nos muestran formas radicalmente diferentes en la visión directa de un objeto y en su reflejo en un espejo. El psicólogo Richard Gregory clasificó las ilusiones ópticas en físicas, fisiológicas y cognitivas, subdivididas a su vez en ficciones, ambigüedades, paradojas y distorsiones. Estos diferentes efectos implican mecanismos distintos y a varios niveles de procesamiento neuronal.

Algunas de las ilusiones más sorprendentes se basan en un mismo efecto, el contraste simultáneo: nos cuesta creer que dos cuadros sean del mismo tono de gris cuando los vemos contra fondos contrastados, como en la ilusión del tablero de ajedrez de Adelson. Este efecto fue identificado por primera vez en el siglo XIX, y desde entonces ha mantenido a los científicos ocupados tratando de resolver si la clave del efecto reside en nuestra visión o en nuestra interpretación de la realidad; es decir, si es fisiológico o psicológico.

El efecto del contraste simultáneo

Un estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts dice tener la respuesta. Los investigadores prepararon una versión trucada de un contraste simultáneo de brillo, en la cual un fondo percibido como más claro era de hecho más oscuro que otro. Si nos fiáramos de nuestro juicio sobre la luminosidad de ambos, sobre el primero deberíamos ver la figura contrastada como más oscura que sobre el segundo, y en cambio sucede lo contrario. Según el director del estudio, el neurocientífico computacional Pawan Sinha, “este resultado va en contra de la idea de que un análisis de alto nivel de las condiciones de luminosidad contribuye a la estimación del brillo”. 

Los científicos han comprobado además que la ilusión del contraste simultáneo no depende de la integración de la visión binocular, y que también ocurre en niños con ceguera congénita que acaban de recuperar la vista mediante cirugía, por lo que no depende de un aprendizaje visual. En conjunto, Sinha apunta que esta clase de ilusión óptica “es un fenómeno de bajo nivel”, posiblemente situado en la propia retina, y que no depende de un procesamiento cognitivo complejo, al contrario de lo propuesto en el siglo XIX por el físico Hermann von Helmholtz; “es algo que el sistema visual viene preparado para hacer desde el mismo nacimiento”, concluye.

BBVA-OpenMind-MAteria-Por qué las ilusiones ópticas engañan a nuestro cerebro 3- El contraste es en parte responsable de esta ilusión en la cual las fresas de una tarta se ven rojas sobre el fondo azulado, a pesar de que son grises. Crédito: IllusionsIndex
El contraste es en parte responsable de esta ilusión en la cual las fresas de una tarta se ven rojas sobre el fondo azulado, a pesar de que son grises. Crédito: IllusionsIndex

Según explica a OpenMind el científico de la visión Michael Bach, profesor emérito de la Universidad de Friburgo y autor de un extenso catálogo web de ilusiones ópticas, el efecto del contraste simultáneo se explica por una inhibición de receptores de la retina que nos ayuda a exagerar las diferencias de luminosidad para percibir mejor nuestro entorno. El contraste también es en parte responsable de una asombrosa ilusión creada por el japonés Akiyoshi Kitaoka en 2015 y en la cual las fresas de una tarta se ven rojas sobre el fondo azulado, a pesar de que son grises. “Las fresas también las situaría principalmente en la retina. Yo asumiría que es un efecto de balance de blancos que implica toda la retina, no solo local”, señala Bach.

Abejas y moscas también  las perciben

Otra pista de que algunas de estas ilusiones no requieren un complejo cerebro humano surge del hecho de que también otras especies las perciben: se ha mostrado sensibilidad a ciertas ilusiones ópticas en monos y otros mamíferos, así como en peces, reptiles y aves. Pero más sorprendente es saber que también sucede en los insectos, con ojos y cerebros tan diferentes de los nuestros. En 2017 un estudio dirigido por el científico de la visión Adrian Dyer, de la Universidad RMIT en Australia, mostró que las abejas sucumben a la ilusión de Ebbinghaus, por la cual se aprecian dos figuras iguales como de distinto tamaño en función de su entorno. 

Más recientemente, un estudio de la Universidad de Yale liderado por el neurofísico Damon Clark revela que las moscas de la fruta perciben también ilusiones de movimiento, en las que un patrón geométrico estático parece moverse. Los investigadores localizan este efecto en dos neuronas concretas de la mosca, y sus experimentos sugieren que el cerebro del insecto y el nuestro “pueden emplear mecanismos similares”. Según expone Dyer a OpenMind, encontrar tal paralelismo en especies tan alejadas en la evolución sugiere que ambas han desarrollado mecanismos similares: “Pienso que la evolución convergente es una explicación probable de por qué las moscas y los humanos experimentan percepciones de movimiento ilusorio de modo similar”. También para Clark “probablemente la evolución convergente es una buena apuesta”, dice a OpenMind. Sin embargo, Dyer no descarta que humanos y moscas hayamos heredado un cierto bagaje de un antepasado común: “Puede haber mecanismos fundamentales o basales en el cerebro que posibilitan este procesamiento similar”.

BBVA-OpenMind-MAteria-Por qué las ilusiones ópticas engañan a nuestro cerebro 4- Las moscas de la fruta perciben también ilusiones de movimiento. Crédito: Fiestoforo
Las moscas de la fruta perciben también ilusiones de movimiento. Crédito: Fiestoforo

Ahora bien; si, como señala Clark, “cuando vemos ilusiones es porque nuestro cerebro está sacando conclusiones equivocadas de patrones visuales”, ¿por qué especies tan dispares habrían desarrollado mecanismos similares que las hacen caer en tales errores? Para el neurofísico, la probable solución estriba en que las ilusiones ópticas son efectos secundarios de procesos útiles: los sistemas visuales de humanos y moscas han evolucionado para computar de manera diferente los contornos claros y oscuros con el fin de mejorar la apreciación del movimiento. “Básicamente, moscas y humanos habitan entornos visuales similares, y nuestros resultados sugieren que sus ojos pueden haber evolucionado para manejarse con la luz y la oscuridad de modos similares al detectar el movimiento”.

Así, “estas conclusiones son en realidad beneficiosas la mayor parte del tiempo, durante la visión natural”, precisa Clark. En el caso de las ilusiones, son patrones inusuales que llevan al error. “Según esta teoría, las ilusiones visuales existen porque el cerebro obtiene ventaja de las regularidades estadísticas en la naturaleza; en este sentido, esas ilusiones comunes pueden ser ejemplos del mismo fenómeno: el cerebro saca conclusiones basadas en el ordenamiento típico del mundo visual”.

Los niños son menos susceptibles

Pese a todo, aún es mucho lo que falta por saber sobre nuestra percepción ilusoria. Desde la Universidad de Milano-Bicocca, en Italia, la psicóloga Elena Nava señala a OpenMind un estudio según el cual la ilusión de Ebbinghaus engaña menos a los niños, “porque son más precisos en distinguir tamaños cuando el contexto es engañoso”, dice. Nava y la científica computacional Ana Tajadura-Jiménez, de la Universidad Carlos III de Madrid, estudian ilusiones corporales, más complejas que las meramente visuales; por ejemplo, la ilusión auditiva Pinocho, un curioso efecto que nos hace creer que un dedo se alarga cuando tiramos de él escuchando un sonido de tono creciente. También en este caso, las dos científicas han descubierto que los niños son menos susceptibles.

BBVA-OpenMind-MAteria-Por qué las ilusiones ópticas engañan a nuestro cerebro 5-La ilusión de Ebbinghaus engaña menos a los niños. Fuente: Wikimedia
La ilusión de Ebbinghaus engaña menos a los niños. Fuente: Wikimedia

Según cuenta Tajadura-Jiménez a OpenMind, estas ilusiones corporales “implican tanto mecanismos de integración multisensorial bottom-up como otros procesos top-down, por ejemplo la presunción de la forma corporal”. Estos procesos complejos se desarrollan con la edad: “Las ilusiones requieren la capacidad de integrar diferentes estímulos, visuales o sensoriales, y los niños no lo hacen demasiado bien”, sugiere Nava. Curiosamente, añade Tajadura-Jiménez, se han observado ilusiones corporales en los monos. Para la científica, esta volubilidad en la percepción de nuestro cuerpo también puede ser una ventaja evolutiva: “Puede ser útil para adaptarnos a nuevas configuraciones corporales, por ejemplo si hay un cambio drástico en el cuerpo, pero también cuando manejamos una herramienta, y para guiar eficientemente nuestras interacciones”.

Javier Yanes

@yanes68

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