The effect of context on contour integration: evidence from psychophysical and clinical studies

Much research over the last decade has examined how the visual system links estimates of local image-structure into global, complex forms (e.g. spatially extended contours). Closely related to this issue is a second outstanding research-topic, namely the effect of context on visual processing. Here we bring together these two themes by addressing how contextual information influences the processing of contours (which requires the integration of local elements into a global structure). The key finding, consistently replicated in the two psychophysical studies we conducted, is a robust effect of context on contour localisation. In particular contextual information in the immediate surround of the contour can help but also hinder contour-localisation. A particular importance is given to the source of the effects of context on contour-localisation. Specifically we analyse whether these effects can be accounted for by local uncertainty (about the orientation of each contour-element) or whether also inhibitory interactions between global structures are involved. The results are interpreted in the light of the current models of contour integration. In particular, the finding of a robust effect of context on contour-localisation is used to compare and further constrain these models. Finally, also two clinical studies are presented, where we investigate contour integration and context processing in older observers and in schizophrenia patients. The results of these clinical studies suggest the possibility that deficits specifically shown by some populations (e.g. poor contour detection in schizophrenia) actually reflect an abnormal processing of context.

Nell’ultimo decennio, diverse ricerche hanno analizzato come il sistema visivo integri stime di strutture locali di un’immagine in forme globali complesse (ad esempio contorni spazialmente estesi). Altro interessante tema di ricerca, strettamente relato al precedente, riguarda l’effetto del contesto sul processamento visivo. In tale lavoro di tesi si cerca di collegare questi due temi di ricerca, analizzando come l’informazione contestuale influenzi il processamento di contorni (che richiede l’integrazione di elementi locali in una struttura globale). Il risultato chiave evidenziato da entrambi gli studi psicofisici condotti in tale lavoro di tesi è un consistente effetto del contesto sulla localizzazione di contorni. Nello specifico, l’informazione contestuale nelle immediate vicinanze di un contorno può promuovere la localizzazione del contorno stesso, ma anche interferire con essa. Particolare importanza è data all’origine degli effetti del contesto sulla localizzazione di contorni. Analizziamo, in particolare, se l’incertezza locale (circa l’orientamento di ciascun elemento del contorno) possa rendere conto di tali effetti o se siano coinvolte anche interazioni inibitorie tra strutture globali. I risultati sono interpretati alla luce degli attuali modelli di integrazione di contorni. In particolare, il risultato di un robusto effetto del contesto sulla localizzazione di contorni è utilizzato per confrontare e vincolare ulteriormente tali modelli. Infine, sono anche presentati due studi clinici, in cui sono analizzati integrazione di contorni e processamento del contesto nell’invecchiamento e nella schizofrenia. I risultati di tali studi clinici suggeriscono la possibilità che deficits specifici di determinate popolazioni cliniche (ad esempio deficitaria detezione di contorni nella schizofrenia) in realtà riflettano anormale processamento del contesto.