身材偏胖,穿豎條紋的衣服更顯“瘦”?事實證明,這 是具有一定科學道理的,科學家們發現其背后“秘密”可 能就是——視覺錯覺。
對大腦來說,視覺錯覺是一種真實的感知覺,它反映 的是人類視網膜物理(光)輸入和大腦視皮層感知之間的 不一致,是人類大腦通過復雜腦區之間的相互作用,以及 海量神經計算而產生的。然而,它在大腦中是如何產生 的?其腦神經編碼機制迄今尚不清楚。
近日,《神經科學雜志》期刊在線發表了我國科學家 的一篇研究論文。該研究由中國科學院神經科學研究所、 腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學國家重點實驗 室和中國科學院靈長類神經生物學重點實驗室視知覺腦 機制研究組完成,揭開了困擾諸多科學家的腦神經編碼難 題。
光流運動視覺錯覺包括旋轉錯覺、收縮和擴張錯覺 以及螺旋運動錯覺。意大利視覺科學藝術家Pinna發現 的旋轉視覺錯覺就是著名的視覺光流運動錯覺:當人注 視Pinna圖片中心黑點,頭部靠近或遠離圖片時,會很明 顯地感受到兩個圓環在分別以逆時針和順時針方向旋 轉,但事實上,圓環并沒有任何物理轉動。
難道是我們的眼睛出了問題?其實不然?!坝幸活? 錯覺圖形,起初是視力正常者所設計出來的,由于大 家覺得這些圖形輕而易舉地欺騙了人們的眼睛,從而 引起廣泛興趣,并不斷傳播開來。從統計學意義上 講,我們的眼睛是正常的?!敝袊茖W院神經所博士后 尹家鵬說。
由于視覺錯覺令人著迷的特殊性和豐富性,它激發 了人類研究真實和錯覺之間的關系,以及錯覺在大腦中 是如何產生的腦機制,為人們深入解讀大腦奧秘提供了 重要窗口。
結合心理物理實驗和腦功能核磁成像技術,該研究 中,科研人員在精確控制Pinna圖形刺激參數的條件下, 詳細研究了各類復雜光流運動從真實向錯覺轉化發生過 程中的運動信息腦神經整合機制。
在心理物理實驗中,課題組首先揭示出——獼猴和 人一樣,也能感知到Pinna運動錯覺。“我們在獼猴背側 視覺通路中兩個編碼視覺運動信息的高級腦區進行單 細胞電生理記錄,結果表明,相應神經元可以等價地表 征真實和錯覺的復雜光流運動。并且,這兩類光流運 動信息都是通過大范圍視野內整合相關局部運動信號 的輸入而產生的?!敝袊茖W院神經科學研究所研究員 王偉介紹:“進一步研究表明,各種復雜光流運動錯覺 在相關腦區神經元中的表征需要花費更多神經整合時 間?!?
聽起來有些復雜?“其實換句話說,視覺錯覺是我們 大腦對圖像的一種固有信息提取方式在遇到新情況下的 體現,也可以理解成為一種大腦進化不夠完美而出現的 小小‘失誤’?!币淫i表示。
他介紹,我們把外部世界的圖像通過眼睛的折射系 統投射到視網膜上,這一步驟是十分忠實于光學原理 的。但是,當外部圖像在視網膜上被轉換成電信號并 進入大腦之后,皮層對圖像信息進行了進一步的解 讀。這種解讀模式在經過了億萬年進化之后,必然是 以一種最接地氣、最懂這個世界的方式進行的。
比如,由于紅綠拮抗神經元的存在,導致紅花襯托 在綠葉上面格外鮮艷、紅橙色的果實在自然界中占據大 多數;由于我們的大腦存在填補效應,當一個人的身體被 遮擋住了一部分,我們并不會認為這個人的身體少了一 塊;由于大腦中存在專門負責面部識別的腦區,人們對于 臉部識別更加敏感……
對于自然界中的圖像,由于受到重力、水流、氣流等 因素影響,總是以一種特定的形態存在,這也為視覺系統 塑造出善于處理這類視覺圖形的特長?!岸e覺圖形都是 人們通過精心構思設計出來的,在自然界中很少存在。 作為一種進化的產物,我們的視覺系統初次遇到這樣的 圖形時,會用它固有的方式去理解,就會出現類似‘理解 偏差’的現象?!币淫i分析。
在他看來,視覺錯覺圖形在自然界條件下極少存在, 一般也不會影響人們的生活,因此這種現象并沒有好壞 的屬性,只是視覺系統基本運作方式的本能體現。
不僅如此,有時視覺錯覺現象還可被我們所利用。 比如,一些室內設計師根據運動錯覺效應,以及空間透 視等原理將室內設計得更具空間感;還有一些藝術家 使用大量錯覺輪廓圖形,以使得作品更具視覺沖擊 力。
編輯:chenguo
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