El espacio visual es la experiencia del espacio por parte de un observador consciente . Es la contraparte subjetiva del espacio de los objetos físicos. Existe una larga historia en filosofía, y más tarde en psicología, de escritos que describen el espacio visual y su relación con el espacio de los objetos físicos. Una lista parcial incluiría a René Descartes , Immanuel Kant , Hermann von Helmholtz , William James , por nombrar solo algunos.
La ubicación y la forma de los objetos físicos se pueden describir con precisión con las herramientas de la geometría. Para fines prácticos, el espacio que ocupamos es euclidiano . Es tridimensional y se puede medir con herramientas como reglas. Se puede cuantificar utilizando sistemas de coordenadas como las coordenadas cartesianas x, y, z o las coordenadas polares con ángulos de elevación, acimut y distancia desde un origen arbitrario.
Las percepciones , las contrapartes en la experiencia consciente del observador consciente de los objetos en el espacio físico, constituyen un conjunto ordenado o, como explicó Ernst Cassirer , [1] El espacio visual no se puede medir con reglas. Históricamente, los filósofos usaban la introspección y el razonamiento para describirlo. Con el desarrollo de la psicofísica , comenzando con Gustav Fechner , ha habido un esfuerzo por desarrollar procedimientos experimentales adecuados que permitan desarrollar y probar descripciones objetivas del espacio visual, incluidas las descripciones geométricas. Un ejemplo ilustra la relación entre los conceptos de objeto y espacio visual. Se presentan dos líneas rectas a un observador al que se le pide que las coloque de modo que parezcan paralelas. Cuando esto se ha hecho, las líneas son paralelas en el espacio visual. Entonces es posible una comparación con la disposición real medida de las líneas en el espacio físico. Se puede lograr una buena precisión utilizando estos y otros procedimientos psicofísicos en observadores humanos o procedimientos conductuales en animales entrenados. [2]
El campo visual , el área o extensión del espacio físico que se está visualizando en la retina, debe distinguirse del espacio perceptual en el que se encuentran las percepciones visuales, al que llamamos espacio visual . El uso de Sehraum en la literatura alemana para ambos causa confusión . No hay duda de que Ewald Hering y sus seguidores se referían al espacio visual en sus escritos. [3]
La distinción fundamental la hizo Rudolf Carnap entre tres tipos de espacio que llamó formal , físico y perceptual. [4] Los matemáticos, por ejemplo, tratan con estructuras ordenadas, conjuntos de elementos para los cuales se aplican reglas de relaciones lógico-deductivas, limitadas únicamente por el hecho de no ser contradictorias entre sí. Éstos son los espacios formales . Según Carnap, estudiar el espacio físico significa examinar la relación entre objetos determinados empíricamente. Finalmente, está el reino de lo que los estudiantes de Kant conocen como Anschauungen, experiencias sensoriales inmediatas, a menudo traducidas como " apercepciones ", que pertenecen a los espacios perceptuales.
La geometría es la disciplina dedicada al estudio del espacio y las reglas que relacionan los elementos entre sí. Por ejemplo, en el espacio euclidiano el teorema de Pitágoras proporciona una regla para calcular distancias a partir de coordenadas cartesianas . En un espacio bidimensional de curvatura constante, como la superficie de una esfera, la regla es algo más compleja pero se aplica en todas partes. En la superficie bidimensional de un balón de fútbol, la regla es aún más compleja y tiene diferentes valores según la ubicación. En espacios bien comportados, tales reglas utilizadas para la medición, llamadas métricas , son manejadas clásicamente por las matemáticas inventadas por Riemann . El espacio de objetos pertenece a esa clase.
En la medida en que sea alcanzable mediante pruebas científicamente aceptables, el espacio visual tal como se define también es un candidato para tales consideraciones. El primer análisis, notablemente profético, fue publicado por Ernst Mach [5] en 1901. Bajo el título Sobre el espacio fisiológico en cuanto a su distinción con el espacio geométrico, Mach afirma que "Ambos espacios son variedades triples", pero el primero "no está constituido en todas partes y en todas direcciones de la misma manera, ni es infinito en extensión, ni ilimitado". Un notable intento de formulación rigurosa fue realizado en 1947 por Rudolf Luneburg , quien precedió su ensayo sobre el análisis matemático de la visión [6] con un profundo análisis de los principios subyacentes. Cuando las características son suficientemente singulares y distintas, no hay problema sobre la correspondencia entre un elemento individual A en el espacio de objetos y su correlato A' en el espacio visual. Se pueden plantear y responder preguntas como: "Si las percepciones visuales A', B', C' son correlatos de los objetos físicos A, B, C, y si C se encuentra entre A y B , ¿se encuentra C' entre A' y B' ?". De esta manera, se puede abordar la posibilidad de que el espacio visual sea métrico. Si el ejercicio tiene éxito, se puede decir mucho sobre la naturaleza de la proyección del espacio físico sobre el espacio visual.
Basándose en datos psicofísicos fragmentarios de generaciones anteriores, Luneburg concluyó que el espacio visual era hiperbólico con una curvatura constante, lo que significa que los elementos pueden moverse por el espacio sin cambiar de forma. Uno de los principales argumentos de Luneburg es que, de acuerdo con una observación común, la transformación que implica el espacio hiperbólico convierte el infinito en una cúpula (el cielo). La propuesta de Luneburg dio lugar a discusiones e intentos de corroborarla con experimentos que, en general, no la favorecían. [7]
Un aspecto básico del problema, que el matemático Luneburg subestima, es la probabilidad de éxito de una formulación matemáticamente viable de la relación entre los objetos en el espacio físico y las percepciones en el espacio visual. Toda investigación científica del espacio visual está condicionada por el tipo de acceso que tenemos a él y por la precisión, repetibilidad y generalidad de las mediciones. Se pueden plantear preguntas perspicaces sobre la correspondencia entre el espacio visual y el espacio de los objetos [8], pero las respuestas suelen tener un alcance limitado en cuanto a su validez. Si el entorno físico que satisface el criterio de, por ejemplo, paralelismo aparente varía de un observador a otro, de un día a otro o de un contexto a otro, también varía la naturaleza geométrica del espacio visual y, por lo tanto, su formulación matemática.
A pesar de todos estos argumentos, existe una gran concordancia entre las ubicaciones de los elementos en el espacio de los objetos y sus correlatos en el espacio visual. Es suficientemente verídico para que podamos navegar de manera muy efectiva en el mundo; las desviaciones de tal situación son lo suficientemente notables como para merecer una consideración especial. La agnosia del espacio visual es una afección neurológica reconocida y las muchas distorsiones comunes, llamadas ilusiones geométrico-ópticas , están ampliamente demostradas pero son de menor importancia.
Su fundador, Gustav Theodor Fechner, definió la misión de la disciplina de la psicofísica como la relación funcional entre los mundos mental y material –en este caso particular, los espacios visual y objetual–, pero reconoció un paso intermedio, que desde entonces ha florecido en la mayor empresa de la neurociencia moderna. Al distinguir entre psicofísica interna y externa , Fechner reconoció que un estímulo físico genera una percepción a través de un efecto sobre los sistemas sensorial y nervioso del organismo. Por lo tanto, sin negar que su esencia es el arco entre objeto y percepción, la investigación puede ocuparse del sustrato neuronal del espacio visual. [ cita requerida ]
Dos conceptos importantes que datan de mediados del siglo XIX establecen los parámetros de la discusión aquí. Johannes Müller enfatizó que lo que importa en una ruta neuronal es la conexión que establece, [ cita requerida ] y Hermann Lotze , a partir de consideraciones psicológicas, enunció el principio del signo local [ aclarar ] . [ cita requerida ] Poniéndolos juntos en términos neuroanatómicos modernos, significan que una fibra nerviosa de una ubicación fija en la retina instruye a sus neuronas objetivo en el cerebro sobre la presencia de un estímulo en la ubicación en el campo visual del ojo que se imagina allí. La disposición ordenada de ubicaciones retinianas se conserva en el paso de la retina al cerebro y proporciona lo que acertadamente se llama un mapeo " retinotópico" en la corteza visual primaria . Así, en primera instancia, la actividad cerebral conserva el ordenamiento espacial relativo de los objetos y establece las bases para un sustrato neuronal del espacio visual.
Lamentablemente, la simplicidad y la transparencia terminan aquí. Desde el principio, las señales visuales no solo se analizan en cuanto a su posición, sino también, por separado en canales paralelos, en cuanto a muchos otros atributos como el brillo, el color, la orientación y la profundidad. Ninguna neurona o incluso ningún centro o circuito neuronal representa tanto la naturaleza de una característica objetivo como su ubicación precisa. La representación unitaria del espacio de los objetos en el espacio visual coherente sin contradicciones internas o inconsistencias que nosotros, como observadores, experimentamos automáticamente, exige conceptos de actividad conjunta en varias partes del sistema nervioso que, en la actualidad, están fuera del alcance de la investigación neurofisiológica.
Aunque los detalles del proceso por el que surge la experiencia del espacio visual siguen siendo opacos, un hallazgo sorprendente brinda esperanzas para futuras investigaciones. Se han demostrado unidades neuronales en la estructura cerebral llamada hipocampo que muestran actividad solo cuando el animal se encuentra en un lugar específico de su entorno. [10]
Sólo a escala astronómica el espacio físico y sus contenidos son interdependientes. Esta importante proposición de la teoría general de la relatividad no tiene importancia para la visión. Para nosotros, las distancias en el espacio de los objetos son independientes de la naturaleza de los mismos.
Pero esto no es tan sencillo en el espacio visual. Como mínimo, un observador juzga la ubicación relativa de unos pocos puntos de luz en un campo visual que de otro modo sería oscuro, una extensión simplista del espacio de los objetos que permitió a Luneburg hacer algunas afirmaciones sobre la geometría del espacio visual. En un mundo visual con una textura más rica, las diversas percepciones visuales llevan consigo asociaciones perceptuales previas que a menudo afectan a su disposición espacial relativa. Las separaciones idénticas en el espacio físico pueden parecer bastante diferentes ( son bastante diferentes en el espacio visual) dependiendo de las características que las demarcan. Esto es particularmente así en la dimensión de profundidad porque el aparato mediante el cual se asignan valores en la tercera dimensión visual es fundamentalmente diferente del que se utiliza para la altura y el ancho de los objetos.
Incluso en la visión monocular , que fisiológicamente tiene sólo dos dimensiones, se utilizan señales de tamaño, perspectiva, movimiento relativo, etc. para asignar diferencias de profundidad a las percepciones . Considerado como un problema matemático/geométrico, expandir una variedad de objetos bidimensionales a un mundo visual tridimensional es una "postura incorrecta", es decir, no es susceptible de una solución racional, pero el observador humano lo logra con bastante eficacia.
El problema se vuelve menos grave cuando la visión binocular permite la determinación real de la profundidad relativa mediante estereoscopía , pero su vínculo con la evaluación de la distancia en las otras dos dimensiones es incierto (véase: representación estereoscópica de la profundidad ). Por lo tanto, el espacio visual tridimensional sin complicaciones de la experiencia cotidiana es el producto de muchas capas perceptivas y cognitivas superpuestas a la representación fisiológica del mundo físico de los objetos.