Percezione della profondità di oggetti tridimensionali in visione binoculare e monoculare: uno studio attraverso lo sguardo del Predictive Coding con prospettive sullo spettro dell'autismo

The brain continuously generates inferences about its surroundings. Our perception of the world arises from comparing expectations generated by neural systems with data from sensory organs. Any discrepancy between these two elements is termed a "prediction error" and—according to the predictive coding framework—forms the very foundation of our knowledge. This same theoretical approach offers a compelling explanation for how the brain resolves perceptual ambiguities, such as those found in illusions or situations where signals are obscured by noise. In such scenarios, perception cannot rely solely on bottom-up information (sensory measurements) but requires top-down integration (prior knowledge or "priors"). Through this mechanism, the brain assesses the weight of each prediction error: highly predictable situations yield no new learning, whereas situations that conflict with our mental schemas prompt an update to our understanding of the world. These processes are altered in neurodevelopmental conditions such as Autism Spectrum Disorder (ASD), which is characterized by atypical brain function where predictions are not efficiently implemented and learning follows a unique trajectory. This thesis examines the perception of depth through the lens of predictive coding, utilizing a Temporal Order Judgment (TOJ) paradigm involving three-dimensional objects. This method demonstrates that our perception of temporal sequence does not adhere to an objective clock but is instead driven by cognitive factors—specifically, predictions based on prior knowledge and the "Prior Entry" principle, whereby expected information is processed preferentially, thereby influencing the speed at which spatial cues are encoded.

Il cervello produce inferenze continue su ciò che lo circonda. La nostra percezione del mondo è il frutto del confronto tra le aspettative generate dai sistemi neurali e i dati provenienti dagli organi di senso. L’incompatibilità tra questi due elementi viene definita errore di predizione e, secondo l’approccio della codifica predittiva (predictive coding), costituisce la base stessa su cui costruiamo la nostra conoscenza. Lo stesso approccio teorico offre una spiegazione soddisfacente di come il nostro cervello risolva le ambiguità percettive, come accade nelle illusioni o nelle situazioni in cui il segnale è disturbato dal rumore. In questi scenari, la percezione non può essere formata a partire da informazioni puramente bottom-up (misurazioni sensoriali), ma necessita di un'integrazione top-down (conoscenze pregresse o priors). Attraverso questo meccanismo, il cervello è in grado di valutare il peso di ciascun errore di predizione: se una situazione è ampiamente prevedibile, non genera nuovo apprendimento; se invece contrasta con i nostri schemi mentali, l'errore spinge verso un aggiornamento delle nostre conoscenze sul mondo. Questi passaggi risultano alterati in condizioni dello neurosviluppo come lo Spettro Autistico (ASD), caratterizzato da un funzionamento cerebrale atipico in cui le previsioni non vengono implementate in maniera efficiente e l’apprendimento segue ritmi peculiari. Nella presente tesi analizzeremo il fenomeno percettivo della profondità attraverso lo sguardo della codifica predittiva, servendoci di un paradigma di Temporal Order Judgment (TOJ) con oggetti tridimensionali. Tale strumento permette di mostrare come la nostra percezione della sequenzialità non segua un cronometro oggettivo, bensì sia guidata da fattori cognitivi; tra questi, le previsioni derivanti dalle conoscenze pregresse e la legge dell’Ingresso Prioritario (Prior Entry), secondo cui le informazioni attese vengono elaborate dal sistema in maniera prioritaria, influenzando così la velocità di codifica degli indizi spaziali.