Sensitivity to non-accidental properties in two-line configurations
‘De eenvoudige scherpzinnigheid van ons visueel systeem’
door Charlotte Sleurs
Een kortfilm
Stel dat we onze kijk op de wereld zouden vertragen, welke weg zou de visuele informatie over de wereld precies afleggen in ons brein? Zien we eerst het gemak om te gaan zitten en nadien pas de stoel, of zien we eerst zijn uiterlijke kenmerken en begrijpen we nadien pas om welk voorwerp het eigenlijk gaat? Kortom, op welke wijze kan ons brein voorwerpen op de meest efficiënte wijze herkennen? Zijn er überhaupt eenvoudige regels die het brein consequent volgt tijdens het bekijken van objecten? Aangezien dit proces zo snel verloopt, lijken deze vragen op het eerste zicht moeilijk te beantwoorden. Desalniettemin deden wij een poging om te achterhalen of ons visueel systeem inderdaad gevoeliger is voor bepaalde geometrische eigenschappen dan voor andere. Om na te gaan welke specifieke geometrische eigenschappen ons brein als meest noodzakelijk beschouwt in onze omgeving, stelden wij het visueel systeem dan ook op een weloverwogen wijze op de proef.
De goede oude tijd
Sinds reeds geruime tijd is het in neurowetenschappelijk onderzoek welbekend dat er bepaalde gebieden in het brein instaan voor de verwerking van de meer globale informatie, terwijl andere gebieden gespecialiseerd zijn voor meer gedetailleerde informatie. Zo zouden de eerste gebieden van de visuele stroom instaan voor bv. de verwerking van de oriëntatie van lijnen, terwijl de zogenaamde "hogere-orde gebieden" ons helpen bij het herkennen van voorwerpen. De vraag naar welke eigenschappen van voorwerpen ons brein belangrijk acht bij deze verwerking, bleef tot nog toe echter onbeantwoord. Welke geometrische eigenschappen leiden nu sneller tot de perceptie van een geheel?
Tijdens de zoektocht naar een antwoord haalden vele theoretici reeds het belang aan van de impliciete assumpties die we maken. Zo zou onze statistische inschatting van de werkelijkheid een belangrijke rol spelen. Bijvoorbeeld, wanneer we naar onze eettafel kijken, valt er een tweedimensionale projectie van zijn contouren op ons netvlies. Aangezien de kans groot is dat een rechte lijn in deze projectie ook van een rechte rand afkomstig is, leiden we al snel af dat het voorwerp ook werkelijk een rechte rand heeft in de realiteit. Desalniettemin kan je per toeval (“accidenteel”) ook een rechte lijn als projectie van een gebogen rand op het netvlies ontvangen. Om die reden werd een rechte contour een “non-accidentele” eigenschap genoemd. Aangezien een dergelijke eigenschap ons dus o.b.v. kansberekening veel informatie biedt over de driedimensionale realiteit, stelden wij als hypothese dat ons brein zodanig ontwikkeld is om inderdaad meer waarde aan deze eigenschappen te hechten. Sterker nog, zou ons brein zodanig gesofisticeerd zijn om deze non-accidentele eigenschappen reeds in tweedimensionale projecties te ontdekken, en dit zonder enige informatie over objecten? Wij zochten het voor u uit!
Het experiment
Tijdens onze computertaak verschenen viermaal twee lijnen op het scherm, driemaal dezelfde combinaties en eenmaal een afwijkende. De opdracht voor participanten luidde dan ook om zo snel mogelijk de afwijkende figuur aan te duiden. Zoals het in de onderstaande afbeelding is weergegeven, zag een deelnemer bijvoorbeeld drie figuren van twee gebogen lijnen en een figuur van twee rechte lijnen. 
Mocht ons visueel systeem inderdaad gevoeliger zijn aan de eerder genoemde “non-accidentele eigenschappen” op twee dimensionaal niveau, zouden we verwachten dat wanneer een deelnemer het onderscheid moest maken tussen een figuur met rechte lijnen en een figuur met gebogen lijnen, dit sneller zou verlopen dan wanneer men onderscheid moest maken tussen gebogen lijnen en lijnen met een nog sterkere curve; hoewel we toch exact dezelfde metrische aanpassing deden t.o.v. de basisfiguur (in dit geval een aanpassing van de graad van curvatuur). Kortom, door na te gaan of we inderdaad sensitiever zijn voor een verschil in non-accidentele eigenschappen (die ons veel statistische informatie bieden over de werkelijkheid; bv. collineariteit, parallellisme, curvatuur, coterminatie, junctie type) dan voor een gelijkaardig verschil zonder dit statistisch voordeel (bv. gebogen lijn naar extremer gebogen lijn), konden we achterhalen of ons brein selectief is voor deze eigenschappen, en dit reeds op tweedimensionaal niveau… Om u niet langer in spanning te houden, wat bleek? Wel, graag nodig ik u uit even mee te kijken naar onze resultaten…
Zoals ook u het bij deze kan zien, werd de non-accidentele eigenschap inderdaad keer op keer sneller ontdekt dan de bijhorende metrische aanpassing! Met andere woorden, hoewel het belang van non-accidentele eigenschappen reeds lange tijd
werd aangehaald in de context van 3D object herkenning, toonden we voor het eerst in de geschiedenis een gelijkaardige sensitiviteit voor deze geometrische eigenschappen, dit keer zelfs zonder enige ruimtelijke informatie.
Take home
Kennelijk maakt ons visueel systeem aldus gebruik van de zogenaamde non-accidentele eigenschappen, zelfs wanneer er geen driedimensionale informatie aanwezig is. Wanneer u dus na het lezen van dit artikel nog eens een blik werpt in de ruimte rondom u, wees er u dan van bewust dat u wellicht wiskundiger bent aangelegd dan u misschien eerder dacht. Uw visueel systeem is klaarblijkelijk vernuftig als geen ander!
