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2月19日凌晨，《神经科学杂志》在线发表了中科院神经研究所王伟课题组关于“光流运动视觉错觉”的研究，揭示了真实光流运动向错觉光流运动转化的脑神经生理机制。视觉错觉被认为是大脑进化不完美的产物，经常被科学家们用作窥探大脑奥秘的窗口。 每年在佛罗里达召开的视觉科学年会（VSS， Visual Science Society）上，都会评出当年最出色的十大视觉错觉。 人们常说眼见为实，用来形容一个物体或者一件事情只有亲眼看见了才相信它是真的。但是却有那么一类图形长期流传于网络、报刊，能够瞒天过海般的骗过你的眼睛，它们就是视觉错觉。 下面让我们欣赏一下几个惊艳的视觉错觉。 图1中呈现的棋盘格亮度错觉中，A、B两块区域的亮度实际上是相同的，但是将它们放置于不同的图形环境下，人们会依据视觉经验感觉到不同的亮度。同样的亮度的物体，呈现在阴影中的时候，我们会感觉到它更亮一些，而在光照丰富的环境中，我们会感觉到它更暗一些。 图1 棋盘格亮度错觉。如图A中，A，B两块区域的颜色看起来有很大的亮度差异，但是将两块区域连通起来之后，会发现两块区域的亮度是一致的。（图片来源：维基百科） 图2 水彩错觉。人们会感觉到被黄色线条包围的部分的颜色要比周围白纸的颜色更黄一些，实际上二者的颜色是相同的。（图片来源：维基百科） 图3 著名的Pinna 旋转运动错觉。当人注视图片中心黑点，头部靠近（或远离）屏幕时，会很明显地感受到两个圆环在分别以逆时针和顺时针（或顺时针和逆时针）方向旋转，但事实上圆环并没有任何物理移动。(王伟组 绘制) 是我们的眼睛出问题了吗？ 首先要简单介绍一下我们的视觉系统：如图4所示，我们的视觉系统由暴露在外的眼球，视神经和视觉皮层所组成。 我们的眼睛是外部图像进入视觉系统的第一个环节，光学信号在视网膜上被转换成电信号，通过视神经传入视皮层的神经元海洋之中。眼球是一部全自动聚焦成像图像采集系统，在性能上超越目前世界上任何一部数码相机。 眼球上即使很小的损伤都会引起严重的视力问题，最普遍的就是近视眼、老花眼。 图4 人的视觉系统：人眼的解剖结构以及视皮层的信息流（孙新尧绘制，修改自维基百科） 上面的这些错觉图形，一开始就是视力正常的人们所设计出来的，随后正是由于大家觉得这些图形轻而易举的就欺骗了他们的眼睛而引起广泛兴趣，并不断传播开来。而眼睛出现损伤或者发育异常，往往导致严重的视觉感知障碍。因此，从统计学意义上来讲，我们的眼睛是正常的。 让我们更加精确的定义一下视觉错觉:人们的主观感觉与图形的物理参数不匹配的现象。这种感觉与实际不匹配的现象，在绝大多数情况下，并不会对事主的生活造成不良影响。 图5 两种由于眼部病变导致的视物不真。 A 右图为色盲患者眼中的世界。B飞蚊症患者由于眼中出现病变，导致看到的图像中有类似运动的悬浮物体。 大脑的bug？ 我们已知外部世界的图像通过眼睛的折光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，皮层对于图像信息进行了进一步的解读。这种解读模式，在经过了亿万年的进化之后，必然是以一种最“接地气”、最“懂”这个世界的方式进行的。 自然界中的图像，由于受太阳照射、重力、水流、气流等因素的影响，总是以一种特定的形态存在，这也将视觉系统塑造成了擅长于处理这类视觉图形。 而错觉图形都是人们通过精心构思设计出来的，在自然界中几乎很少存在这样的图案，而我们的视觉系统作为一种进化的产物，初次遇到这样的图形会用它固有的方式去理解，就会出现类似“理解偏差”的现象，是我们的大脑对于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bug。 视觉错觉现象是好是坏？ 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。 小结 当然，仅仅是发现编码错觉轮廓的神经元，对于人们理解和认识视觉系统的基本原理是远远不够的。错觉，为为我们提供了窥探大脑奥秘的窗口。 文章和图片来源:企鹅科学（ID:qqscience），不代表科普中国观点 |
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