WERELD & DENKEN
 
 

Toelichting bij Neurologie, beslissingen: oogperceptie

9 feb.2009

In het in Neurologie, beslissingen    genoemde artikel in de Scientific American Special  gaat het over hoe de hersenen de signalen van de ogen verwerken tot een beeld van de buitenwereld, door ook de informatie van het evenwichtsorgaan mee te nemen, en daarna pas dit resultaat aan de rest van het brein, inclusief het bewustzijn, door te geven.

Maar voor die signalen in de hersenen aankomen, zijn ze al bewerkt door het zenuwstelsel van het oog. Dat gaat middels processen die sterk lijken op hoe in de techniek signalen worden geanalyseerd, bijvoorbeeld door iets dat Fast Fourier transformatie (FFT) heet  (Wikipedia). Het lijkt het vreemd dat een lichaam kan rekenen, maar dat komt omdat FFT ook door middel van simpele elektronische componenten uitgevoerd kan worden, volgens een schema als in deze illustratie:

Het verhaal gaat dat een elektronicus bezig was met dit schema, en een toeschouwer kreeg in de vorm van zijn broer die oogarts (of iets dergelijks) was. Die zei onmiddellijk: "Maar dat is hoe het zenuwnetwerk achter het netvlies eruit ziet" (van Webvision uitleg of detail ):


FFT wordt, net als zijn meer algemene voorvader genaamd Fourier analyse, gebruikt in de signaalanalyse, wat je ook kan toepassen op een muziekinstrument. De verschillende tonen die het instrument afgeeft zijn pieken in het resultaat van de Fourier transformatie: het Fourier spektrum, zie onder:

De grondtoon van het instrument is de sterkste piek (in de geïdealiseerde illustratie die bij 9.800 Hz) en bepaalt de toonhoogte - de andere tonen die afgegeven worden, hogere en lager dan de grondtoon (in de illustratie de kleinere pieken links en rechts van de grote), bepalen de kleur van het instrument. Hoe meer hoge tonen, hoe schriller het instrument: een blokfluit meer dan een piano, een dwarsfluit meer dan een blokfluit, een hobo meer dan een dwarsfluit - voor wat praktische beelden, zie hier  .

De reden dat de natuur deze vormen ontwikkeld heeft, is dat in plaats van gedetailleerde optische informatie, in computertermen: de informatie over alle pixels op het scherm, alleen signalen van een bepaalde betekenis worden verstuurd in compacte vorm. Zo worden alle scherpe lichter-donker overgangen, wat in de werkelijkheid de grenzen tussen objecten zijn, door het FFT proces in het netvlies omgevormd tot een een enkel signaal: "lijn op die en die plaats" - die informatie gaat met voorrang naar het brein voor verdere verwerking. De informatie over hoe de vlakken begrenst door de lijnen zijn ingevuld, bijvoorbeeld met kleur, gaat naar aparte, langzame delen van het brein - het brein recombineert de lijn- en vlaksignalen tot een compleet beeld, wat, relatief gezien, vrij veel (reken-)tijd kost. De door de natuur als belangrijkst beoordeelde signalen zijn die van veranderingen in de plaats van die overgangen - dat is in werkelijkheid namelijk beweging. En wel met het bijkomende onderscheid: hoe sneller de verandering (hoe sneller de beweging!), hoe groter de urgentie. De verwerking van dit soort signalen is zo belangrijk dat ze als eerste buiten het brein om afgehandeld worden, in de  hersenstam en ruggemerg, om te zorgen voor instantane reactie: de reflexen. Dit laatste is te zien in talrijke diersoorten die anders reageren op snelle en langzame beweging: slangen slaan toe bij snelle beweging, en kan je ontsnappen door heel langzaam te bewegen.


Naar Neurologie, beslissingen  , Beslissingen, bias  , Psychologie lijst  , Psychologie overzicht  , of site home  .