SOE2024_0000132 - UniMag - A unified sense of magnitude: how perceptual binding governs magnitude integration

Le dimensioni chiamate “magnitudini” quali spazio, tempo e numerosità sono essenziali per comprendere il mondo esterno e interagire con esso in modo efficace, poiché consentono al cervello di rappresentare alcune delle proprietà basilari degli oggetti e degli eventi esterni. Un aspetto importante della percezione della magnitudine è che le diverse caratteristiche degli stimoli sensoriali non vengono elaborate indipendentemente l'una dall'altra, ma interagiscono sistematicamente tramite un processo chiamato "integrazione delle magnitudini". Ad esempio, la durata di un insieme numeroso di elementi viene percepita come durare più a lungo in confronto a un insieme meno numeroso, e viceversa (vale a dire, maggiore è la durata, maggiore è la numerosità percepita). L’integrazione fra le dimensioni porta, in questo modo a una sistematica sotto- o sovra-stima delle caratteristiche degli stimoli a seconda dell’altra dimensione interferente. Tuttavia, il meccanismo di integrazione di magnitudini e come esso emerge in accordo alle proprietà degli stimoli è ancora poco conosciuto. UniMag esaminerà quindi una nuova ipotesi riguardante l'esistenza di un processo di "unione delle magnitudini" che permette di determinare il pattern di integrazione tra le dimensioni. In particolare, l’integrazione delle magnitudini emergerebbe nel processo di legame delle diverse dimensioni in una percezione unificata, in base a specifiche proprietà degli stimoli che trasmettono l’informazione di queste dimensioni. In UniMag, utilizzerò tecniche di psicofisica e neuroimaging per indagare i meccanismi di unione e integrazione delle magnitudini, affrontando: (a) la reale esistenza di un processo di unione delle magnitudini e la sua rappresentazione elettrofisiologica; (b) il ruolo funzionale di tale processo nella percezione e nella presa di decisione e se quest’ultimo si adatta alle statistiche dell'ambiente; e (c) la rete di aree cerebrali e percorsi corticali che mediano l’unione e l'integrazione delle magnitudini. Grazie a una serie di paradigmi innovativi e a un ambizioso piano di ricerca, UniMag fornirà nuove conoscenze sui meccanismi della percezione di spazio, tempo e numerosità, chiarendo come l'integrazione di queste dimensioni si verifica durante l'elaborazione percettiva.

Magnitude dimensions such as space, time, and numerosity are essential to understand the external world and successfully interact with it, as they allow the brain to represent some of the most basic properties of the external objects and events. An important aspect of magnitude perception is that the different magnitude dimensions of sensory stimuli are not processed independently from each other, but systematically interact via a process called “magnitude integration.” For example, the duration of a numerous set of items is perceived as being longer compared to a less numerous set, and vice versa (i.e., the longer the duration, the higher the perceived numerosity). Magnitude integration thus leads to a systematic under- or over-estimation of the magnitude of a stimulus according to another interfering dimension. However, the mechanisms of magnitude integration and how it emerges according to the properties of the stimuli are still unclear. UniMag will thus address a novel hypothesis concerning the existence of a “magnitude binding” process determining the pattern of integration across dimensions. Namely, magnitude integration would arise in the process of binding different dimensions in a unified percept, according to the properties of the stimuli conveying magnitude information. In UniMag, I will use psychophysics and neuroimaging techniques to investigate the mechanisms of magnitude binding and integration, addressing: (a) the existence of a magnitude binding process and its electrophysiological signature; (b) the functional role of such process in perception and decision-making and whether it adapts to the statistics of the environment; and (c) the network of brain areas and cortical pathways mediating magnitude binding and integration. With a set of innovative paradigms and an ambitious research plan, UniMag will provide novel insights into the mechanisms of magnitude perception, clarifying how magnitude integration arises during perceptual processing.