Когнитивное выпрямление 2: изучаем иллюзии и искажения

(с) Сотни лет исследователи обсуждали, какие неизвестные процессы в глазах, мозге или за пределами человеческого тела вызывают иллюзии. Поскольку измерить такого рода физиологические реакции очень непросто, до недавнего времени невозможно было досконально изучить корреляции между иллюзиями и их физиологическими предшественниками.
В последние годы благодаря технологическому прогрессу мы значительно продвинулись в исследованиях, и даже раскрыли несколько нейронных механизмов формирования оптических иллюзий (подробнее смотрите в первой части). Впереди еще больше открытий, в чем мы сегодня убедимся — для некоторых зрительных иллюзий до сих пор не предложено подтвержденного и правильно описанного научного объяснения.

Иллюзия Морон-Бур-Росса и вариации

(с) Каждое кольцо однородно по цвету, но внутренняя область, отделенная тонким белым кружком, выглядит светлее, чем внешняя.
У этой иллюзии множество вариаций.

Посмотрите на рисунок ниже. Вам покажется, что в каждом прямоугольнике правая часть, попадающая в область треугольника, темнее левой, хотя на самом деле яркость одинаковая.

(с) Мишель Эжен Шеврёль еще в 1839 г. показал, что один и тот же цвет будет восприниматься ярче на темном фоне, и темнее — на светлом фоне, так как цвет придает смежному цвету дополнительный оттенок.
(с) Каждый прямоугольник, изображенный на рисунке выше, однороден по яркости, но наблюдателю кажется, что возле границы яркость отличается.
Согласно одной из гипотез, ответственность за эти виды иллюзий несет локальная энергетическая модель обнаружения признаков (Morrone & Burr, 1988), в основе которой лежит предположение, что для человеческого мозга вес точек, находящихся на границе областей, должен иметь б?льшие значения по сравнению с весом внутренних точек. При этом значение средней яркости изображения не является существенным.

В другой гипотезе говорится, что иллюзия основана на независимой переходной двухфазной обработке сигналов увеличения и уменьшения света, подобных тем, которые, как считается, происходят внутри магноцеллюлярного пути, обеспечивающего регистрацию движения объектов, восприятие пространственной глубины и определение пространственных отношений между объектами (Burr & Morrone, 1993; Marrocco, 1976; Saito & Fukada, 1986; Swanson, Ueno, Smith, 1987).

Иллюзия восприятия глубины

(с) Иллюзия восприятия глубины — неадекватное отражение воспринимаемого предмета и его свойств. В данном примере, благодаря правильному расположению теней, кажется, что фигура уходит вглубь.
Одним из способов восприятия глубины в мире вокруг нас является использование так называемых монокулярных сигналов. Если вы закроете один глаз, вам будет сложнее оценить глубину, но всё же вы сможете определить, насколько близко или далеко располагаются объекты в зависимости от вашей позиции.

Абсолютный или фактический размер объекта также способствует восприятию глубины. Меньший объект, даже не зная точно его величины, будет казаться расположенным дальше, чем объект б?льшего размера, помещенный в то же место.

Наше знакомство с объектом влияет на восприятие размера и расстояния. Так, представление о типичных размерах автомобиля, управляемого вами, помогает определить, насколько близко или далеко находятся другие транспортные средства.

Перспектива — это иллюзия, в которой две параллельные дороги сходятся на некотором расстоянии в одну точку. (с)

Некоторые иллюзии настолько стали частью нашей жизни, что мы воспринимаем их как данность. Например, кажется, что дорога, изображенная на фото, сужается по мере удаления от точки наблюдения, а маленькие объекты воспринимаются более удаленными, чем большие. Но это правило работает и в обратную сторону: не зная размеры объектов, можно увидеть один как меньший, так как он находится дальше.

Автокинетическая иллюзия

(

) Иллюзия движения, выполненная в форме бьющегося сердца (либо другой темной фигуры). Черное сердце «движется» из-за внешнего окружения, которое выглядит как размытый ореол. Эффект возникает, когда мозг «сравнивает» центральное изображение с полосатым фоном.
Цвет также может усиливать эффект движения.

(с) Но с иллюзиями иногда происходит интересная вещь. Проверим:
(

) Если человеку предварительно не сообщить, что узоры на иллюзии выше должны вращаться, он может и не заметить когнитивный эффект. Еще ряд аналогичных иллюзий построен на основе научного исследования «Visual dissociations of movement, position, and stereo depth: Some phenomenal phenomena», сделанного в 1983 г.
Эффект иллюзии строится на тоненькой «подсветке» одной из граней квадрата и «затенении» другой с помощью светлой и темной полосок, создающих, соответственно, ощущение движения квадрата на динамичном фоне. То же самое происходит, если поместить на динамичный экран реальные фигурки с «подсвеченными» и «затененными» краями. Точного нейробиологического объяснения иллюзий движения пока не существует.

Лунная иллюзия

()

Эту иллюзию легко принять за происки загадочных атмосферных явлений: полная Луна, находящаяся чуть выше горизонта, выглядит намного больше, чем когда она находится над головой. Причины данной иллюзии все еще обсуждаются. Одно из объяснений строится на восприятии объектов переднего плана, из-за которых Луна над горизонтом кажется отдаленным объектом. Как мы уже выяснили, отдаленный — значит маленький.

Луна, расположенная чуть выше горизонта, не будет казаться настолько большой, если посмотреть на нее через лист бумаги, в котором сделана дырка таким образом, чтобы сквозь нее была видна только Луна, а не горизонт. Если при этом смотреть двумя глазами, то оба глаза будут видеть Луну разных размеров!

Однако есть интересная альтернативная версия, которая строится вокруг эффектов иллюзий Марио Понцо и Германа Эббингауза.

(с) Итальянский психолог Марио Понцо смог «перехитрить» иллюзию восприятия глубины с помощью уменьшающегося расстояния между промежуточными горизонтальными отрезками и монотонного фона. В результате верхний отрезок, пересекающий сходящиеся линии, кажется крупнее.
(с) Иллюзия Германа Эббингауза также связана с восприятием размеров: если окружающие круги располагаются близко к центральному кругу, он кажется больше, и наоборот, если они находятся на большом расстоянии, центральный круг выглядит меньше.
(с) Так вот, эффекты Луны-загадочницы могут возникать из-за одноцветного неба, которое наш мозг воспринимает как находящееся прямо над головой — дальше от горизонта и ближе к зениту.
(с) Когда Луна находится на горизонте, мозг интерпретирует ее как более далекий объект, и при этом полагает, что она должна быть физически больше, соответствуя наблюдениям Эббингауза и Понцо.

Заключение

Испытывая визуальную иллюзию, мы можем видеть то, чего нет, или не видеть того, что есть на самом деле, или даже видеть что-то, отличное от того, что есть в реальности. Из-за этой разобщенности между восприятием и реальностью иллюзии демонстрируют способы обработки информации физического мира человеческим мозгом.

Иллюзии часто рассматриваются как дефект интеллектуальных систем и опасное ограничение мозга, однако, на самом деле, они помогают создать инструмент для расширения возможностей сознания и подсознания. Изучая недостатки мозга, мы можем узнать больше о вычислительных методах, которые мозг использует для формирования ощущения реальности.