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为什么胖人穿竖条纹的衣服显“瘦”? 科学家揭示视觉错觉现象

为什么胖人穿竖条纹的衣服显“瘦”? 科学家揭示视觉错觉现象

对大脑来说,视觉错觉是一种真实的感知觉,它反映的是人类视网膜物理(光)输入和大脑视皮层感知之间的不一致,是人类大脑通过复杂脑区之间的相互作用,以及海量神经计算而产生的。

然而,它在大脑中是如何产生的?其脑神经编码机制迄今尚不清楚。 近日,《神经科学杂志》期刊在线发表了我国科学家的一篇研究论文。

该研究由中国科学院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心、神经科学国家重点实验室和中国科学院灵长类神经生物学重点实验室视知觉脑机制研究组完成,揭开了困扰诸多科学家的脑神经编码难题。 光流运动视觉错觉包括旋转错觉、收缩和扩张错觉以及螺旋运动错觉。 意大利视觉科学艺术家Pinna发现的旋转视觉错觉就是著名的视觉光流运动错觉:当人注视Pinna图片中心黑点,头部靠近或远离图片时,会很明显地感受到两个圆环在分别以逆时针和顺时针方向旋转,但事实上,圆环并没有任何物理转动。 难道是我们的眼睛出了问题?其实不然。 “有一类错觉图形,起初是视力正常者所设计出来的,由于大家觉得这些图形轻而易举地欺骗了人们的眼睛,从而引起广泛兴趣,并不断传播开来。

从统计学意义上讲,我们的眼睛是正常的。

”中国科学院神经所博士后尹家鹏说。 由于视觉错觉令人着迷的特殊性和丰富性,它激发了人类研究真实和错觉之间的关系,以及错觉在大脑中是如何产生的脑机制,为人们深入解读大脑奥秘提供了重要窗口。 结合心理物理实验和脑功能核磁成像技术,该研究中,科研人员在精确控制Pinna图形刺激参数的条件下,详细研究了各类复杂光流运动从真实向错觉转化发生过程中的运动信息脑神经整合机制。

在心理物理实验中,课题组首先揭示出——猕猴和人一样,也能感知到Pinna运动错觉。

“我们在猕猴背侧视觉通路中两个编码视觉运动信息的高级脑区进行单细胞电生理记录,结果表明,相应神经元可以等价地表征真实和错觉的复杂光流运动。 并且,这两类光流运动信息都是通过大范围视野内整合相关局部运动信号的输入而产生的。

”中国科学院神经科学研究所研究员王伟介绍:“进一步研究表明,各种复杂光流运动错觉在相关脑区神经元中的表征需要花费更多神经整合时间。 ”听起来有些复杂?“其实换句话说,视觉错觉是我们大脑对图像的一种固有信息提取方式在遇到新情况下的体现,也可以理解成为一种大脑进化不够完美而出现的小小‘失误’。 ”尹家鹏表示。 他告诉经济日报记者,我们把外部世界的图像通过眼睛的折射系统投射到视网膜上,这一步骤是十分忠实于光学原理的。 但是,当外部图像在视网膜上被转换成电信号并进入大脑之后,皮层对图像信息进行了进一步的解读。 这种解读模式在经过了亿万年进化之后,必然是以一种最接地气、最懂这个世界的方式进行的。

比如,由于红绿拮抗神经元的存在,导致红花衬托在绿叶上面格外鲜艳、红橙色的果实在自然界中占据大多数;由于我们的大脑存在填补效应,当一个人的身体被遮挡住了一部分,我们并不会认为这个人的身体少了一块;由于大脑中存在专门负责面部识别的脑区,人们对于脸部识别更加敏感……对于自然界中的图像,由于受到重力、水流、气流等因素影响,总是以一种特定的形态存在,这也为视觉系统塑造出善于处理这类视觉图形的特长。 “而错觉图形都是人们通过精心构思设计出来的,在自然界中很少存在。

作为一种进化的产物,我们的视觉系统初次遇到这样的图形时,会用它固有的方式去理解,就会出现类似‘理解偏差’的现象。 ”尹家鹏分析。 在他看来,视觉错觉图形在自然界条件下极少存在,一般也不会影响人们的生活,因此这种现象并没有好坏的属性,只是视觉系统基本运作方式的本能体现。 不仅如此,有时视觉错觉现象还可被我们所利用。 比如,一些室内设计师根据运动错觉效应,以及空间透视等原理将室内设计得更具空间感;还有一些艺术家使用大量错觉轮廓图形,以使得作品更具视觉冲击力。

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