Ogen en brein beïnvloeden elkaar voortdurend

Ogen raken in de war als objecten dezelfde lichtintensiteit hebben. Prof. Charles de Weert onderzoekt visuele illusies. Morgen houdt hij zijn afscheidsrede in Nijmegen.

Prof. Charles de Weert Nederland, Nijmegen, 18-4-2007 Prof. de Weertvan de Radboud universiteit neemt afscheid. Foto: Flip Franssen Franssen, Flip

„Stel je naar buiten bewegende banden voor”, zegt hoogleraar Charles de Weert. Hij bestudeert al veertig jaar optische rariteiten. „Banden zoals ontstaan wanneer je een steen in het water gooit. En die golven maak je om en om geel en lichtgrijs. Dat laat je bewegen, met een bepaalde snelheid. Je varieert het geel of het witgrijs net zolang tot ze dezelfde lichtintensiteit hebben. Dan zul je merken dat, op het moment dat ze even helder zijn, die beweging vertraagt.”

Althans, dat is wat de ogen waarnemen. „Er gebeurt iets in het visuele systeem wat je niet verwacht en dat is interessant. Het heeft te maken met de vraag: door welk type signalen wordt het mechanisme van bewegingswaarneming gevoed? Kennelijk zijn helderheidsverschillen daarin heel belangrijk en werkt een ‘isoluminant’ signaal – waarin de kleuren dus precies dezelfde lichtintensiteit of helderheid krijgen – niet of minder goed.”

De Weert neemt morgen afscheid als hoogleraar psychofysica in Nijmegen. Ook in zijn afscheidsrede zullen er de nodige illusies voorbijkomen. Nou ja, illusies... „Het woord illusie suggereert dat het niet echt zou zijn. Maar illusie en waarneming zijn hier natuurlijk hetzelfde: het product van een visueel systeem.”

De ogen houden niet van isoluminantie, dat blijkt ook uit andere experimenten die De Weert deed. „Als je een plaatje van een landschap hebt, in kleur, en je maakt al die kleuren even helder, dan zul je zien dat de diepte erin – de driedimensionale indruk – opeens een stuk slechter wordt. Doe je dat in 3D-plaatjes, dan vervalt de diepte zelfs helemaal.”

Ander experiment. „Een tv-scherm met ruis die uit rode en groene puntjes bestaat. Op het moment dat die kleuren isoluminant gemaakt worden, gebeuren er de vreemdste dingen met je systeem. Je kunt niet meer scherp stellen – een heel naar gevoel.”

Dit alles duidt, aldus De Weert, op een onafhankelijke verwerking van helderheidssignalen en kleursignalen. „Er zijn allerlei theorieën over visuele kanalen. Die zeggen: er is een kanaal voor helderheid, er is een kanaal voor kleur, er is een kanaal voor beweging, enzovoorts. Tot op zekere hoogte zouden die kanalen onafhankelijk werken.

„Maar als dat al zo is, dan wil je toch ook graag dat de kleur hoort bij de vorm en zo. Dat die elementen ergens bij elkaar komen, en dat je dat ook als zodanig waarneemt. Nou, dat is een enorme puzzel. Hoe je al de dingen aan de ene kant quasi-onafhankelijk kan verwerken, terwijl je aan de andere kant zorgt dat de verbinding tussen al die aspecten tot stand komt.”

Binoculaire rivaliteit was een ander belangrijk onderwerp in De Weerts loopbaan. „Normaal, als je rondloopt, weet je absoluut niet met welk oog je wat ziet. Je ziet het product van beide. Over welk proces daaronder ligt, is al heel veel jaren discussie. Ook als je met twee ogen naar hetzelfde kijkt, is er een constante afwisseling van signalen uit delen van het ene oog en signalen van delen uit het andere oog. Dat rivaliseert. Het wedijvert met elkaar, zonder dat je dat merkt.”

Je merkt het pas als elk oog iets anders te zien krijgt. De Weert en zijn collega’s deden experimenten waarin het ene oog een ander figuurtje te zien kreeg dan het andere oog. De verschillen tussen die figuurtjes waren zo, dat uit delen ervan vier afbeeldingen konden worden samengesteld.

Wat er vervolgens daadwerkelijk wordt waargenomen, fluctueert. „Je ziet afwisselend die vier figuren. Die sluiten elkaar uit, je kunt er niet twee door elkaar zien. De proefpersonen waren heel goed in staat om te melden welke van die vier ze op een bepaald moment zagen. Ze konden keurig aangeven hoeveel tijd ze het een en hoeveel tijd ze het ander zagen. Hoe snel dat fluctueert wisselt per persoon. Het zit vaak tussen één en vijf seconden.”

De ogen krijgen in dit experiment telkens opdracht om de waarneming opnieuw te construeren? „Nou, je zou het ook zo kunnen zien: het oog probeert te ontsnappen aan dingen die niet goed combineren. Als gevolg van die poging om te ontsnappen krijg je weer andere stukken te zien. Het wijst erop dat de visuele waarneming geen eenrichtingsverkeer is van het netvlies naar de cortex, zoals vroeger gedacht werd, maar tweerichtingsverkeer.

„Zachtjesaan komen we erachter dat er net zoveel zenuwbanen vanuit de cortex (hersenschors) teruglopen naar de perifere gebieden en naar het netvlies, als andersom: er worden constant signalen heen en weer gestuurd, die de processen op de verschillende niveaus beïnvloeden. Die kunnen de gevoeligheid van het netvlies voortdurend dynamisch veranderen.”

Praktische toepassingen van dit alles zijn er ook. „Bijvoorbeeld in tekstverwerkingsprogramma’s. Tot mijn verrassing zie ik daar heel vaak een keuze van kleuren en helderheden die vrijwel isoluminant zijn. Dat betekent dat je akelig wordt van alleen maar naar die tekst te kijken.”

Ook adviseerde De Weert de verkeersleiding van een vliegveld: „Ze wilden op hun beeldschermen zoveel mogelijk kleurtjes gebruiken. Ik heb het ze afgeraden. Kleur is te dominant en leidt te veel af.”