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是眼睛出了问题还是大脑的BUG?我国科学家揭开视觉错觉冰山一角

2019-02-20  思明居士

朋友圈里经常见过这样的图文——经典的视觉错觉图,看完再也不相信自己的眼睛了!人们常说眼见为实,但有那么一类图形能够瞒天过海,骗过你的眼睛。即便知道了其中的玄机,却也无法说服自己,它们就是视觉错觉。

今天,我国科学家们揭开了视觉错觉的冰山一角——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科院灵长类神经生物学重点实验室的视知觉脑机制研究组,完成了对真实光流运动向错觉光流运动转换的脑神经机制的研究。这种信息转化机制的阐明能够帮助人们更好地理解视觉信息在不同等级脑区之间的传递过程以及从局部到整体的视觉信息整合的加工原理。

是眼睛出了问题还是大脑的BUG?我国科学家揭开视觉错觉冰山一角

图说:在注视中间黑点的同时前后移动头部,可以看到同心圆环在旋转 来源/中科院神经科学研究所供图

人类在自然生活中,由于视觉刺激和场景的不同,再加上观察者生理上和心理上的差异,可以自觉和不自觉地感知到诸如运动、形状、颜色、位置等视觉错觉。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,然而事实上圆环并没有任何物理转动。

这种整体运动视觉错觉感知的强弱,与构成图形的局部细节密切相关。虽然Pinna错觉广为人知,但它在大脑中是如何产生的脑神经编码机制迄今不清楚。

据悉,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。在研究中,科研人员通过使用心理物理和单个神经元电生理记录技术手段,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事件过程中的运动信息脑神经整合机制。

是眼睛出了问题还是大脑的BUG?我国科学家揭开视觉错觉冰山一角

图说:以旋转光流运动视觉错觉为例,展示其从局部到整体的神经整合过程 来源/中科院神经科学研究所供图

在心理物理实验中,课题组首先揭示了猕猴和人一样,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,结果表明背侧内颞上区脑区(MSTd)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其前级中颞区脑区(MT)编码的局部运动信号的输入而产生得来的。”实验室负责人王伟研究员介绍,“进一步研究表明,各种复杂光流运动错觉在背侧内颞上区脑区神经元中的表征需要花费更多的神经整合时间。”

“由于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,它只是视觉系统基本运作方式的本能体现。”实验室科研人员尹家鹏博士表示,“比如日常生活中,如果一个人的身材比较胖,他可以穿竖条纹的衣服来使自己显得更‘瘦’一些,一些室内设计师运动错觉效应和空间透视等原理将室内设计得更加具有空间感。”

新民晚报见习记者 郜阳

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