Multiestabilidad

La multiestabilidad es un fenómeno científico exclusivo de los sistemas vivos multicelulares, que permite que existan múltiples puntos de equilibrio en estado estacionario. Estos estados estables se alternan entre sí, a través de períodos de inestabilidad, ya que una única percepción final se deriva de los estímulos físicos.

Biestabilidad

La biestabilidad es el caso especial con dos puntos de equilibrio estables. Es la forma más simple de multiestabilidad y puede ocurrir en sistemas con una sola variable de estado, ya que solo se necesita un espacio unidimensional para separar dos puntos.

Definiciones de multiestabilidad

Aunque tradicionalmente, los estudios de multiestabilidad se encuentran en las raíces de la visión, el fenómeno tiene una gran importancia en todas las modalidades sensoriales, incluido el olfato, el reconocimiento de palabras y la audición. La multiestabilidad se exhibe en todos los sistemas vivos multicelulares, a diferencia de los sistemas no vivos, ya que los sistemas vivos están equipados con complejas redes reguladoras de genes. Estas redes tienen la capacidad de "codificar tipos de células discretos y establecer colectivamente un paisaje de potencial resistente".cuando se observan múltiples atractores, lo que permite una transformación de la observación de múltiples estímulos, existentes bajo parámetros y condiciones externas, a una interpretación o percepción única y clara de lo que está sucediendo. La multiestabilidad en la percepción del entorno propio, aunque diferente entre especies, es un aspecto clave de la adaptabilidad de los organismos y la capacidad de supervivencia de una especie.. La multiestabilidad es una propiedad general de los sistemas de percepción, en la que un solo estímulo físico provoca un 'cambio' entre diferentes opciones subjetivas o percepciones. La información de cada una de estas organizaciones perceptivas compite por la selección, lo que conduce a una interpretación coherente del mundo que nos rodea. El concepto de multiestabilidad se basa en dos suposiciones importantes: que "los estímulos tienen más de una organización perceptiva plausible" y "estas organizaciones no son compatibles entre sí".

Multiestabilidad en Visión

En el área de la visión, un estímulo físico induce una percepción subjetiva que es inestable entre puntos de equilibrio de estabilidad. Los estímulos atraen entradas perceptivas que catalizan una respuesta del receptor, por ejemplo, en el reconocimiento facial, el estímulo de una cara atrae entradas, potencialmente de otras caras de aspecto similar que compiten para asegurar un reconocimiento preciso, desencadenando una respuesta de familiaridad en el receptor. Los movimientos del cerebro entre puntos de equilibrio estables son susceptibles a presiones externas e información contextual. Por ejemplo, si a un receptor se le muestra un color gris azulado en forma de gota de lluvia, en lugar de en forma de elefante, el conocimiento previo del cerebro sobre los colores respectivos de las gotas de lluvia y los elefantes, como azul y gris, puede influir en el juicio final. Hay ejemplos más complejos de esta competencia o rivalidad entre diferentes percepciones o interpretaciones, incluida la rivalidad binocular y la rivalidad fragmentaria. La rivalidad binocular ocurre cuando se presentan diferentes estímulos a los ojos izquierdo y derecho y la percepción cambia entre dos imágenes distintas. La rivalidad fragmentaria provoca una percepción mixta o una versión "fusionada" de los dos estímulos observados. Cuando se perciben dos estímulos incompatibles al mismo tiempo, solo puede ocurrir una interpretación a la vez, en lugar de la suposición de que se percibe una interpretación promedio durante todo el tiempo de observación.

Multiestabilidad más allá de la visión

La multiestabilidad se puede utilizar para describir los procesos de percepción en otras modalidades sensoriales, como la audición, el tacto, el olfato y el reconocimiento de palabras. En la audición y el reconocimiento de palabras, el estímulo o atractor puede ser una palabra hablada, iluminando el efecto de transformación verbal que ocurre cuando una palabra, por ejemplo, 'vida' se repite hasta que comienza a sonar como 'volar', si el receptor comienza a enfocarse en la palabra 'volar' en lugar de 'vida'. Dado que solo se puede escuchar 'volar' o 'vida' a la vez, aquí existe multiestabilidad ya que solo puede existir una interpretación a la vez. Los homógrafos como 'en vivo' también exhiben multiestabilidad ya que producen múltiples percepciones, o en este caso posibles pronunciaciones, en el receptor.. Los cambios cuantitativos, como los cambios en la velocidad con la que debe pronunciarse una palabra, por ejemplo, un homógrafo, están vinculados a cambios cualitativos, como un aumento en la tendencia a la mala pronunciación. La multiestabilidad también puede existir en el olfato, en el que los estímulos son dos odorantes y la percepción o identificación del olor cambia entre dos puntos de equilibrio estables en un estado multiestable a medida que el cerebro procesa la información contextual y de fondo, para aterrizar en una percepción final.. Además, cuando una secuencia rápida de tonos con diferentes frecuencias se presenta como estímulo a un receptor, en la forma de, por ejemplo, múltiples voces hablando en una multitud, o una pieza musical orquestal, los tonos pueden percibirse como provenientes de un fuente única o fuentes múltiples, dependiendo del movimiento entre los puntos de equilibrio de estabilidad. Curiosamente, los cambios de percepción en contextos auditivos y visuales revelaron patrones casi idénticos de organización perceptiva.

Contabilización de la varianza y la subjetividad

En el proceso de percepción, que exhibe multiestabilidad en la naturaleza, hay inestabilidad, subjetividad, variación y sensibilidad crítica a las condiciones iniciales. En cualquier caso de multiestabilidad, la inestabilidad máxima se alcanza con frecuencia entre puntos de equilibrio estables, donde el receptor es más susceptible a la influencia. En estos máximos, se rompe el principio de simetría de la teoría dinámica. Estas influencias pueden ser influencias "de abajo hacia arriba" que crean percepciones basadas únicamente en las entradas actuales de información sensorial, o influencias "de arriba hacia abajo", "iniciales", como el conocimiento previo o la expectativa, que alientan al cerebro a llenar los vacíos que faltan, balanceándose. la precisión de la percepción final. El subconsciente juega un papel poderoso al influir en la percepción y puede ser positivo al establecer conexiones de manera eficiente con la experiencia previa y omitir el procesamiento de información compleja, pero puede ser negativo al desencadenar percepciones inexactas. La velocidad a la que se producen los "cambios" entre percepciones alternativas puede variar entre las personas, dependiendo de parámetros contextuales como el estado cognitivo del cerebro, el trastorno mental, la genética y la capacidad de atención. Esto también se conoce como el fenómeno sinérgico. La tasa también puede depender de los estímulos utilizados, con más cambios cuando las dos interpretaciones son igualmente probables y dominantes.

Encuadernación y Selección

Las organizaciones perceptivas alternativas compiten a través de la selección y la vinculación. La vinculación es el proceso en el que la información y los atributos de los objetos, ya sean auditivos, visuales, etc., se fusionan o 'atan' dentro de nuestros sistemas de percepción para crear significado. Por ejemplo, en el efecto de transformación verbal, los sonidos se enlazan en diferentes órdenes para hacer que 'vida' suene como 'volar', generando nuevas percepciones. Cuando alguien habla, los sonidos ordinarios se perciben y luego se unen en el receptor para escuchar palabras significativas. Sin embargo, se pueden vincular múltiples grupos de información, por lo que el cerebro debe seleccionar qué vincular perceptualmente y qué no vincular perceptualmente.. La selección sensorial es el proceso de determinar a qué estímulo prestar atención y cuál ignorar. Por ejemplo, sintonizar solo una conversación cuando hay varios al alcance del oído se realiza seleccionando un estímulo y vinculando su información. Otros ejemplos incluyen ignorar la sensación de nuestra ropa en nuestro cuerpo y eliminar la vista de nuestra nariz periférica al ver.

Principios de la Gestalt

El cerebro responde a estímulos visuales incompletos y ambiguos, con sus propios recuerdos y experiencias fundamentales para crear percepciones confiables y estables. El proceso en el que el sistema de percepción visual logra esto, se basa en numerosas leyes que dictan cómo el cerebro analiza qué elementos de un objeto están relacionados y, por lo tanto, qué es el objeto, como un todo. La multiestabilidad es el proceso en el que las percepciones cambian entre dos puntos de equilibrio estables, a través de períodos de inestabilidad. Es aquí cuando subconscientemente se ponen a prueba las leyes de la Gestalt para extraer información relevante y dar sentido a lo que se está percibiendo. El ejemplo más tradicional del principio de la Gestalt, mediante el cual una sola imagen puede producir dos imágenes que se pueden intercambiar pero que no se pueden ver al mismo tiempo, es el 'Jarrón Rubin' de Edgar Rubin..

En la Figura 1, se puede ver un jarrón en el espacio positivo y dos caras enfrentadas en el espacio negativo. Cuanto más tiempo pase el cerebro sin poder ver la otra de las dos imágenes, más difícil será ver esa percepción alternativa. Cuando el cerebro percibe un objeto, lo percibe naturalmente en su totalidad antes de que los elementos individuales se observen con una atención única y dirigida. El concepto de Gestalt se puede dividir en dos procesos principales en los que participa el cerebro: emergencia y reificación.

Emergencia y Cosificación

La emergencia se puede describir como el primer aspecto del concepto Gestalt, por el cual el cerebro primero identifica el contorno de un objeto, en un intento de relacionarlo con formas o experiencias familiares. Solo cuando el objeto completo emerge en su totalidad después del emparejamiento, las entidades individuales pueden separarse y observarse individualmente. La reificación es el proceso mediante el cual el cerebro llena los vacíos, incluso si no hay otra información estimulante que señale una relación con algo familiar visto antes.

Leyes de la Gestalt

Las Leyes de la Gestalt son intentos teóricos de describir el proceso de cómo los estímulos incompletos se relacionan con los recuerdos, el contexto, el conocimiento y la experiencia, para producir una percepción estable y confiable. Incluyen la Ley de Prägnanz, Cierre, Simetría y Orden, Figura y Fondo, Conexión Uniforme, Regiones Comunes, Proximidad, Continuación, Destino Común, Paralelismo, Similitud, Puntos Focales y Experiencias Pasadas. La Ley de Prägnanz describe cómo el cerebro tiene una tendencia inicial a deconstruir formas complejas en componentes más simples. Por ejemplo, en la figura 2,

es más probable que el cerebro vea lo que está a la izquierda, ya que es una versión más simple de la imagen de la derecha con colores y contornos que aumentan la complejidad. La Ley de Cierre describe el proceso en el que el cerebro encuentra patrones basados ​​en imágenes familiares para hacer atajos. Como se ve en las Figuras 3 y 4 respectivamente, un triángulo blanco, un panda, un cuadrado y un rectángulo se pueden interpretar aunque falten elementos aparentemente significativos de las imágenes. Queda suficiente información y falta suficiente para que se produzca el cierre, fusionando partes individuales en un todo familiar.. La Ley de Simetría y Orden reconoce la tendencia natural del cerebro a buscar el orden, la simetría y el equilibrio. Por ejemplo, el cerebro busca naturalmente el final de un paréntesis en la escritura, una vez abierto, para satisfacer este deseo. La Ley de Figura/Fondo observa cómo el más pequeño de dos objetos superpuestos se ve naturalmente como la figura y el más grande se ve como el fondo. Además, es más probable que los patrones convexos se vean como la figura que los patrones cóncavos. Esto se puede ver en la figura 5, donde el cuadrado menor parece ser la figura en medio de un fondo de color. La Ley de Conectividad Uniforme reconoce la relación que hace el cerebro entre elementos si están conectados visualmente, es decir, con una flecha o línea. Independientemente de las similitudes entre dos elementos, por ejemplo, un cuadrado con un cuadrado y un círculo con un círculo (Figura 6), el cuadrado y el círculo están inherentemente relacionados, ya que están vinculados visualmente. La Ley de Regiones Comunes sugiere que el cerebro asume que los objetos están relacionados y agrupados si están encerrados, incluso si son idénticos a objetos fuera del recinto, como se ve en la Figura 7. La Ley de Proximidad observa la relación que se establece entre los elementos cuando su proximidad es limitada. Como se ve en la Figura 8, cuanto más cerca están los objetos entre sí, el cerebro asume que están relacionados, incluso si son idénticos a otros objetos ubicados más lejos. La Ley de Continuación afirma que cuando los elementos se organizan a lo largo de una línea o curva, se perciben como relacionados independientemente de otros puntos de distinción entre los objetos (Figura 9). La Ley del Destino Común o Sincronía reconoce cómo el cerebro asume relaciones entre objetos que se mueven en la misma dirección y por lo tanto tienen un destino común, por muy disímiles que sean sus elementos (Figura 10). De manera similar, como se ve en la Figura 11, la Ley del Paralelismo asume objetos paralelos como similares y por lo tanto distintivamente relacionados. La Ley de la Similitud reconoce la tendencia del cerebro a observar similitudes en color, forma, tamaño, textura, etc., como señales de relación entre objetos. Por ejemplo, en la Figura 12, aunque todos los objetos tienen la misma forma, el rojo y el negro se pueden agrupar por separado en función de la diferencia de color. La Ley de los Puntos Focales afirma que el cerebro se siente atraído por los elementos contrastantes de los objetos o por los objetos contrastantes entre un grupo de objetos, según el instinto humano de detectar el peligro (Figura 13). La Ley de Experiencias Pasadas es el principio gestáltico más débil, pero afirma que los elementos se perciben de acuerdo con la experiencia pasada, por ejemplo, asociando el rojo con 'stop' y el verde con 'go'.

Agrupación perceptual

El cerebro agrupa la información visual en función de la similitud, la proximidad y otras leyes de la Gestalt. Vincula múltiples fragmentos ambiguos a través del campo visual. La rivalidad de cambio interocular cromático es la técnica utilizada para medir la cantidad de tiempo dedicado a las imágenes competidoras, a menudo utilizada para probar si las diferencias impiden la agrupación de los componentes ambiguos.

Resolución de ambigüedad

Las ambigüedades contenidas en los eventos multiestables son inevitables en las representaciones neurales visuales y deben ser resueltas para tener una percepción estable de los objetos. Las ambigüedades se pueden resolver a través del conocimiento contextual que puede desambiguar posibles interpretaciones. La información perceptual de arriba hacia abajo y la contextual de arriba hacia abajo interactúan para procesar ambigüedades.

Invariancia

La invariancia observa que los objetos simples pueden reconocerse independientemente de su rotación, traslación o escala. De acuerdo con la Teoría del Reconocimiento por Componentes, una propiedad inalterable de los elementos 3D llamados geones permite que dichos elementos se identifiquen desde diferentes ángulos. Esto es relevante en muchos contextos, por ejemplo, poder reconocer palabras de diferentes voces o acentos. La constancia perceptual es el resultado de la invariancia, donde la percepción de un objeto no se ve afectada por las variaciones de la imagen.