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数百种光学错觉背后弯曲大脑的秘密已经终于被揭示

(2023-07-02 10:57:57)

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杂谈

数百种光学错觉背后弯曲大脑的秘密已经终于被揭示

By Harry Baker

2023/7/1

Mind

“同时的对比错觉”依靠改变图像的背景来改变我们怎样感知图像内物体的颜色和亮度。现在，一个计算机模型可能已经揭示了到底它们怎样愚弄我们的。

在这个错觉中，图像中心的水平条实际上是一个单一的灰色阴影，但由于背景中的另一个渐变出现为一个渐变。 (Image credit: Jolyon Troscianko)

用一个新计算机模型武装的科学家们已经采取更近一步来解锁对大脑使诡计当大脑正在处理图像时成看错的弯曲思维的光学错觉的秘密。

“同时的对比错觉”是一组广泛的欺骗性插图，对人们使诡计让人们认为一个图像的特定部分当在现实中它们是相同的颜色时彼此是不同的，。效果依靠插画师为改变在前景中我们的物体的感知改变背景中的亮度或颜色。例如，在上图中，图像中间的更小条是一个单一的灰色，但似乎是一个变化的阴影的渐变，因为背景在一端更亮在另一端更暗。另一个例子是孟克尔-怀特错觉（ Munker-White illusion）,如下图所示，其中 12 个圆球出现红色、紫色和绿色，但实际上是相同的米色阴影。

一个多世纪以来科学家们已经广泛知道为什么这些错觉起作用，但在那段时间里，专家们一直不能够就到底它们怎样欺骗大脑达成一致。有两种可能的解释。第一个是错觉被自下而上创造，以不需要事先暴露到这种类型错觉的低级神经活动开始。第二个是自上而下的，这意味着它需要更高的大脑功能并随着时间玩开你的大脑以前已经了解关于光的亮度和颜色的。

在6月15日发表在《计算生物学》期刊上的一项新研究中，两位研究人员用了一种模仿人类视觉的新计算机模型来试图一劳永逸的安顿这场争论。

在这种错觉中，圆球出现是不同的颜色但实际上它们都是相同的米色阴影。(Image credit: David Novick)

被称为“空间色带宽限制模型”的该模型用计算机代码来模拟大脑细胞或神经元网络怎样首先从眼睛接收数据在将那个数据发送到另一个大脑的其他“高级”区域被完全的处理之前开始来破译一幅图像。该模型将图像分解成部分，测量每个部分的亮度，然后将这些评估集聚成一个能被发送到大脑的报告，类似于对人类视觉发生的。

研究合著者英国埃克塞特大学的视觉生态学家焦耳永特洛申考告诉生活科学杂志（Live Science），这个模型的美丽之处在于代码允许各个部分仅以与人类神经元相同的速度被处理可以可行的评估它们，因此该模型被限于匹配我们自己的视觉限制。他补充说，“该模型的这一方面是特别的新颖------似乎没有人已经考虑过有限的带宽可能对视觉处理有影响”。特别的，新模型考虑了神经元多快能“放电”或在它们的网络中向其他神经元发射一个信息。

此图像中的两个更小的灰色条是相同的灰色阴影，但因为它们位于白线和黑线之间的位置出现不同 的。(Image credit: Jolyon Troscianko)

研究人员用他们的新模型来分析50多个同时的对比错觉来看是否该程序也像一个人类会的一样错误的识别图像的特定部分为不同的颜色。（报告作者指出，目前不完全的清楚多少同时的对比错觉存在，但这些可能是有数百种）。

特洛申考说，在这些实验中，该模型一致的被愚弄成识别错误的颜色，他补充说，“我的合作者丹尼尔·奥索里奥（Daniel Osorio）保持了给我发新错觉的电子邮件，说他不认为它会与这个错觉工作，但令我们惊讶和高兴的是它通常的预测了几乎所有案例中的错觉”。

在这种错觉中，左魔方上的黄色瓦和右魔方上的海军瓦实际上是完全相同的灰色阴影. (Image credit: Jolyon Troscianko)

由于该模型不用人脑的相等的复杂处理能力也被这些错觉“欺骗”，它提示对这些错觉来工作既不需要更高阶视觉处理也不需要过去体验。作者总结说，这似乎证实自下而上假设的说对图像的欺骗仅基本级别的神经处理是负责的。