La Risonanza Stocastica come strumento per ottimizzare il Perceptual Learning nella riabilitazione neurovisiva: Uno studio esplorativo

The pilot study described in this paper aimed to explore the counterintuitive phenomenon of perceptual improvement induced by noise in human visual perception. This phenomenon, known as Stochastic Resonance (SR), could prove to be particularly useful for optimizing visual perceptual learning, which forms the basis of various visual rehabilitation protocols. The main objective of this research was to provide further evidence of SR in human visual perception, particularly in a task used by a visual rehabilitation protocol called Neural Restoration Therapy (NRT). To achieve this goal, three behavioral studies were conducted with normally sighted participants in which the levels of random visual noise added to visual stimuli were manipulated in a two-interval forced-choice (2-IFC) task involving Gabor Patches stimuli. The first study included 10 different conditions varying in the intensity of noise added to the stimuli, proportional to the luminance value of each pixel in the stimulus. In the second and third studies, noise was randomly added to 50% of the pixels in the stimulus presentation frame, resulting in a total of 6 and 5 conditions, respectively. The results of the three studies showed no Stochastic Resonance phenomenon. Specifically, in Study 1, noise had no effect on performance, while there was an effect of stimulus location. In Study 2, performance was inversely proportional to noise levels, while in Study 3, no noise effect was observed. Overall, these results suggest that the adaptive psychophysical method used by the NRT protocol, employing staircases, does not lead to the manifestation of SR. Therefore, this psychophysical phenomenon may not be applicable in visual rehabilitation protocols based on Perceptual Learning.

La ricerca pilota descritta in questo elaborato mirava ad esplorare il fenomeno controintuitivo del miglioramento percettivo indotto dal rumore nella percezione visiva umana. Questo fenomeno, noto come Risonanza Stocastica, potrebbe risultare particolarmente utile per ottimizzare il Perceptual Learning visivo, su cui si basano diversi protocolli di riabilitazione visiva. L’obiettivo principale di questa ricerca era pertanto la produzione di un’ulteriore evidenza della SR nella percezione visiva umana, e in particolare in un compito utilizzato da un protocollo di riabilitazione visiva chiamato Neural Restoration Therapy. A questo scopo, sono stati condotti tre studi comportamentali con partecipanti normo-vedenti in cui sono stati manipolati i livelli di intensità di rumore visivo casuale, aggiunto agli stimoli visivi, in un compito di discriminazione temporale (2-IFC) di stimoli Gabor Patches. Il primo studio comprendeva 10 condizioni diverse tra loro per intensità di rumore aggiunto agli stimoli, proporzionale al valore di luminanza di ogni pixel dello stimolo. Nel secondo e nel terzo studio il rumore era aggiunto in maniera casuale al 50% dei pixel del riquadro di presentazione degli stimoli, per un totale di 6 condizioni e 5 condizioni, rispettivamente. I risultati dei tre studi hanno mostrato nessun fenomeno di risonanza stocastica. In particolare, nello studio 1 il rumore non aveva alcun effetto sulla prestazione, mentre vi era un effetto della posizione dello stimolo. Nello studio 2 la prestazione era inversamente proporzionale ai livelli di rumore, mentre nello studio 3 non è stato osservato nessun effetto del rumore. Complessivamente, questi risultati suggeriscono che il metodo psicofisico adattivo delle staircase impiegato dal protocollo NRT non porta alla manifestazione della SR. Pertanto, questo fenomeno psicofisico potrebbe non essere utilizzabile nei protocolli riabilitativi visivi basati sul Perceptual Learning.