動畫制作《為什么胖人穿豎條紋的衣服顯“瘦”？科學(xué)家揭示視覺錯覺現(xiàn)象》健康生活知識科普

動畫制作《為什么胖人穿豎條紋的衣服顯“瘦”？科學(xué)家揭示視覺錯覺現(xiàn)象》健康生活知識科普

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(xué)道理的，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)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(wǎng)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(fù)雜腦區(qū)之間的相互作用，以及海量神經(jīng)計算而產(chǎn)生的。然而，它在大腦中是如何產(chǎn)生的?其腦神經(jīng)編碼機制迄今尚不清楚。

近日，《神經(jīng)科學(xué)雜志》期刊在線發(fā)表了我國科學(xué)家的一篇研究論文。該研究由中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心、神經(jīng)科學(xué)國家重點實驗室和中國科學(xué)院靈長類神經(jīng)生物學(xué)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(xué)家的腦神經(jīng)編碼難題。

光流運動視覺錯覺包括旋轉(zhuǎn)錯覺、收縮和擴張錯覺以及螺旋運動錯覺。意大利視覺科學(xué)藝術(shù)家Pinna發(fā)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)視覺錯覺就是著名的視覺光流運動錯覺：當(dāng)人注視Pinna圖片中心黑點，頭部靠近或遠(yuǎn)離圖片時，會很明顯地感受到兩個圓環(huán)在分別以逆時針和順時針方向旋轉(zhuǎn)，但事實上，圓環(huán)并沒有任何物理轉(zhuǎn)動。

難道是我們的眼睛出了問題?其實不然?！坝幸活愬e覺圖形，起初是視力正常者所設(shè)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(tǒng)計學(xué)意義上講，我們的眼睛是正常的?！敝袊茖W(xué)院神經(jīng)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(fā)了人類研究真實和錯覺之間的關(guān)系，以及錯覺在大腦中是如何產(chǎn)生的腦機制，為人們深入解讀大腦奧秘提供了重要窗口。

結(jié)合心理物理實驗和腦功能核磁成像技術(shù)，該研究中，科研人員在精確控制Pinna圖形刺激參數(shù)的條件下，詳細(xì)研究了各類復(fù)雜光流運動從真實向錯覺轉(zhuǎn)化發(fā)生過程中的運動信息腦神經(jīng)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(cè)視覺通路中兩個編碼視覺運動信息的高級腦區(qū)進(jìn)行單細(xì)胞電生理記錄，結(jié)果表明，相應(yīng)神經(jīng)元可以等價地表征真實和錯覺的復(fù)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(nèi)整合相關(guān)局部運動信號的輸入而產(chǎn)生的?！敝袊茖W(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員王偉介紹：“進(jìn)一步研究表明，各種復(fù)雜光流運動錯覺在相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)元中的表征需要花費更多神經(jīng)整合時間?！?/p>

聽起來有些復(fù)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(xiàn)，也可以理解成為一種大腦進(jìn)化不夠完美而出現(xiàn)的小小‘失誤’。”尹家鵬表示。

他告訴經(jīng)濟日報記者，我們把外部世界的圖像通過眼睛的折射系統(tǒng)投射到視網(wǎng)膜上，這一步驟是十分忠實于光學(xué)原理的。但是，當(dāng)外部圖像在視網(wǎng)膜上被轉(zhuǎn)換成電信號并進(jìn)入大腦之后，皮層對圖像信息進(jìn)行了進(jìn)一步的解讀。這種解讀模式在經(jīng)過了億萬年進(jìn)化之后，必然是以一種最接地氣、最懂這個世界的方式進(jìn)行的。

比如，由于紅綠拮抗神經(jīng)元的存在，導(dǎo)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(jù)大多數(shù);由于我們的大腦存在填補效應(yīng)，當(dāng)一個人的身體被遮擋住了一部分，我們并不會認(rèn)為這個人的身體少了一塊;由于大腦中存在專門負(fù)責(zé)面部識別的腦區(qū)，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(tài)存在，這也為視覺系統(tǒng)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(gòu)思設(shè)計出來的，在自然界中很少存在。作為一種進(jìn)化的產(chǎn)物，我們的視覺系統(tǒng)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(xiàn)類似‘理解偏差’的現(xiàn)象。”尹家鵬分析。

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(xiàn)象并沒有好壞的屬性，只是視覺系統(tǒng)基本運作方式的本能體現(xiàn)。

不僅如此，有時視覺錯覺現(xiàn)象還可被我們所利用。比如，一些室內(nèi)設(shè)計師根據(jù)運動錯覺效應(yīng)，以及空間透視等原理將室內(nèi)設(shè)計得更具空間感;還有一些藝術(shù)家使用大量錯覺輪廓圖形，以使得作品更具視覺沖擊力。