El enigma fundamental de la visión biológica es que los estímulos visuales, y la realidad en sí, no son accesibles de forma directa. Desde siglos atrás, George Berkeley, un filósofo idealista, notó que la información plasmada en la retina no tiene una correspondencia unívoca con el mundo exterior; a esto se le conoce como el problema inverso en la óptica (inverse problem in optics). De ahí que las ilusiones ópticas o visuales representen una ventana a los mecanismos neurobiológicos de la visión. En principio, es difícil definir qué es una ilusión ya que, en el sentido estricto, todo lo que vemos es una ilusión. Por ejemplo, la resolución –determinada por la densidad de los fotorreceptores-- en la periferia de la retina es mucho más baja que en el centro de la retina (fóvea); sin embargo, nuestra experiencia subjetiva es que la resolución de nuestro campo visual es uniforme. Por eso, para no rebuscar más este análisis, les ofrezco una definición simple: una ilusión visual es aquella discrepancia sistemática que existe entre lo que se percibe y lo que se puede medir con ayuda de algún aparato.
Pero, ¿cuál es la utilidad de estudiar las ilusiones visuales? Hasta ahora, ninguna ilusión visual ha podido ser explicada por completo de forma mecanicista. No obstante, los neurocientíficos concuerdan en que pueden proporcionar claves importantes sobre la arquitectura y fisiología cerebrales. Una aproximación para entender las ilusiones es en función de las limitaciones neurobiológicas o errores de filtrado de las áreas sensoriales, que resultan en la transmisión de errores a las áreas cerebrales encargadas de interpretar la información. Por ejemplo, la ilusión de la cuadrícula Hermann consiste en percibir manchas grises ilusorias en las intersecciones de la cuadrícula blanca en el fondo negro (ver figura). Esta ilusión puede ser explicada parcialmente mediante la interacción lateral inhibitoria y excitatoria entre las neuronas. Este patrón específico de conectividad permite realzar el contraste en la imagen, pero también puede producir ilusiones perceptuales.
Otro caso son las ilusiones de imágenes fantasma o residuales; parte de la explicación proviene de la forma antagónica en que las señales tricromáticas son procesadas (verde vs rojo, azul vs amarillo, blanco vs negro). Una consecuencia natural de este procesamiento antagónico es la idea de que existen poblaciones de neuronas en competencia. Cuando una subpoblación de neuronas se activa por tiempo prolongado, esta se “fatiga” y logra que la población neuronal antagónica domine la experiencia perceptual de forma temporal. Haz la prueba: observa durante al menos 20 segundos el pájaro verde; después fija tus ojos en la jaula y verás cómo aparece una ilusión residual de un pájaro rojo. También se pueden obtener imágenes residuales o fantasma con movimiento; tal es el caso de la ilusión de la cascada.
Lo expuesto anteriormente ejemplifica cómo las ilusiones ópticas pueden guiar la formulación de nuestras hipótesis. Particularmente ahondé acerca de cómo los estímulos exteriores nos informan sobre los mecanismos neurobiológicos del sistema visual. En un ejercicio más inusual, algunos científicos se han preguntado si las alucinaciones geométricas comunes después de consumir drogas psicodélicas se correlacionan con el patrón de conectividad de nuestras neuronas. En 1920, Heinrich Klüver notó que existían formas geométricas que se repetían durante las alucinaciones producidas por mescalina. Klüver las clasificó en cuatro formas constantes: túneles y embudos, espirales, enrejados y telarañas (ver figura). Actualmente, existe evidencia de que estos patrones alucinatorios se originan en la corteza visual primaria (V1). El reto computacional fue encontrar un mapa en 2D que reflejara los patrones anatómicos ya descritos para la retina y la corteza visual primaria, y que pudiera reproducir las formas constantes propuestas por Klüver. Los matemáticos Jack Cowan, Bard Ermentrout y posteriormente Paul Bressloff propusieron dicho mapa; en él se transforman las coordenadas de la corteza visual primaria en coordenadas polares en la retina. En este modelo, las alucinaciones geométricas corresponden a franjas de activación en la corteza visual primaria determinadas por su arquitectura anatómica, lo cual sugiere que el efecto de las drogas psicodélicas saca a la red neuronal de su equilibrio y desencadena patrones de actividad espontáneos entre las neuronas excitatorias e inhibitorias, que finalmente se estabilizan en patrones periódicos de activación cortical, generando estructuras geométricas en el campo visual.
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Hasta el momento, todavía carecemos de explicaciones para incontables ilusiones visuales y experiencias alucinatorias; indudablemente, éstas seguirán inspirando a futuras generaciones de neurocientíficos. Su estudio nos revela que la “realidad” está siendo constantemente reconstruida por nuestro cerebro, y que las sensaciones evocadas por estímulos exteriores sólo pueden ser posibles mediante el acoplamiento que existe entre nuestro cerebro y el mundo exterior.