10 nagradzanych iluzji optycznych i zagadek mózgowych Bra

Kiedy nowa książkaMistrzowie iluzji: nauka kryjąca się za zadziwiającymi obrazami i tajemniczymi łamigłówkamiprzybyli do biura Trini Radio, nie mogliśmy przejrzeć tego – i przewrócić nasze mózgi – wystarczająco szybko.

Stworzona przez Susanę Martinez-Conde i Stephena Macknika, profesorów okulistyki, neurologii, fizjologii i farmakologii z SUNY Downstate Medical Center na Brooklynie w Nowym Jorku, książka jest fascynującą kompilacją nagrodzonych zdjęć z konkursu Najlepsza Iluzja Roku , który Martinez-Conde i Macknik stworzyli po raz pierwszy na konferencję neuronaukową w 2005 roku. Od tego czasu konkurs zaowocował kilkoma naprawdę porywającymi umysłowymi sztuczkami, które podważają nasze poczucie postrzegania otaczającego nas świata. Jak piszą autorzy:

Twój mózg tworzy symulację świata, która może, ale nie musi, odpowiadać rzeczywistości. „Rzeczywistość”, której doświadczasz, jest wynikiem twojej ekskluzywnej interakcji z tą symulacją. Definiujemy „iluzje” jako zjawiska, w których twoja percepcja różni się od fizycznej rzeczywistości w sposób, który jest łatwo widoczny. Możesz zobaczyć coś, czego nie ma, lub nie dostrzec czegoś, co tam jest, lub zobaczyć coś w sposób, który nie odzwierciedla jego fizycznych właściwości.

Tak jak malarz tworzy iluzję głębi na płaskim płótnie, nasz mózg tworzy iluzję głębi na podstawie informacji pochodzących z naszych zasadniczo dwuwymiarowych siatkówek. Iluzje pokazują nam, że głębia, kolor, jasność i kształt nie są wartościami bezwzględnymi, ale subiektywnymi, względnymi doświadczeniami aktywnie tworzonymi przez obwody naszego mózgu. Dotyczy to nie tylko doświadczeń wizualnych, ale wszystkich percepcji zmysłowych, a nawet tego, jak zastanawiamy się nad naszymi emocjami, myślami i wspomnieniami. Niezależnie od tego, czy doświadczamy uczucia „zaczerwienienia”, pojawienia się „kwadratowości”, czy emocji takich jak miłość i nienawiść, są one wynikiem aktywności neuronów w naszym mózgu.

Tak, istnieje prawdziwy świat i postrzegasz wydarzenia, które zachodzą wokół ciebie, jakkolwiek niepoprawnie lub niekompletnie. Ale tak naprawdę nigdy nie żyłeś w prawdziwym świecie, w tym sensie, że twoje doświadczenie nigdy nie pasuje idealnie do fizycznej rzeczywistości. Twój mózg zamiast tego gromadzi fragmenty danych z twoich systemów sensorycznych – niektóre z nich są dość nieprecyzyjne lub, szczerze mówiąc, błędne.

Nigdy nie było tak fajnie się mylić. Oto 10 naszych ulubionych zdjęć zMistrzowie iluzji, wraz z objaśnieniami z księgi, jak i dlaczego działają.

1. „The Coffer Illusion”, Anthony Norcia // Smith-Kettlewell Eye Research Institute, USA, finalista 2007

„Coffer Illusion” Wykorzystane za zgodą Anthony'ego Norcia, Stanford University

Informacje przekazywane z siatkówki do mózgu są ograniczone fizycznymi ograniczeniami, takimi jak liczba włókien nerwowych w nerwie wzrokowym (około miliona przewodów). Jeśli każde z tych włókien było odpowiedzialne za wytworzenie piksela (pojedynczego punktu na obrazie cyfrowym),powinienmają niższą rozdzielczość w codziennym widzeniu niż w obrazach z aparatu iPhone'a, ale oczywiście nie to odbieramy.

Jednym ze sposobów, w jaki nasz system wzrokowy przezwycięża te ograniczenia — aby pokazać nam w pełni urzeczywistniony świat, pomimo fundamentalnej prawdy, że nasze siatkówki są urządzeniami do obrazowania w niskiej rozdzielczości — jest ignorowanie zbędnych cech obiektów i scen. Nasze mózgi preferencyjnie wydobywają, podkreślają i przetwarzają te unikalne składniki, które są kluczowe dla identyfikacji obiektu. Ostre nieciągłości w konturach obiektu, takie jak narożniki, są mniej zbędne — a zatem mają większe znaczenie dla widzenia — ponieważ zawierają więcej informacji niż proste krawędzie lub miękkie krzywe. Rezultatem percepcyjnym jest to, że rogi są bardziej wyraziste niż nie narożne.

Iluzja kasetonowa zawiera szesnaście kręgów, które są niewidoczne na pierwszy rzut oka, zasłonięte przez prostoliniowe kształty wzoru. Złudzenie może wynikać, przynajmniej częściowo, z zaabsorbowania naszego mózgu kątami i kątami.

2. „Iluzja obracających się węży”, Akiyoshi Kitaoka // Ritsumeikan University, Japonia, 2005 finalista

„Iluzja obracających się węży” Wykorzystano za zgodą Akiyoshi Kitaoka

Ta iluzja jest wspaniałym przykładem tego, jak postrzegamy iluzoryczny ruch ze nieruchomego obrazu. „Węże” we wzorze wydają się obracać, gdy poruszasz oczami wokół postaci. W rzeczywistości nic się nie porusza poza twoimi oczami!

Jeśli będziesz trzymał wzrok na jednym z centrów „węża”, ruch zwolni, a nawet zatrzyma się. Nasze badania, przeprowadzone we współpracy z Jorge Otero-Millanem, wykazały, że szarpane ruchy oczu – takie jak mikrosakkady, większe sakady, a nawet mrugnięcia – które ludzie wykonują patrząc na obraz, są jednymi z kluczowych elementów, które wywołują iluzje, takie jak Obracanie Kitaoki. Węże.

Alex Fraser i Kimerly J. Wilcox odkryli ten rodzaj iluzorycznego efektu ruchu w 1979 roku, kiedy opracowali obraz przedstawiający powtarzające się spiralne układy gradientów luminancji, które wydawały się poruszać. Iluzja Frasera i Wilcoxa nie była tak skuteczna jak iluzja Kitaoki, ale wytworzyła wiele powiązanych efektów, które ostatecznie doprowadziły do ​​powstania Rotating Snakes. Ta rodzina zjawisk percepcyjnych charakteryzuje się okresowym umieszczaniem kolorowych lub odcieni szarości o określonych jasnościach.

W 2005 roku Bevil Conway i jego koledzy wykazali, że iluzoryczny układ Kitaoki kieruje reakcjami neuronów wrażliwych na ruch w korze wzrokowej, dostarczając nerwowej podstawy, dlaczego większość ludzi (ale nie wszyscy) postrzega ruch na obrazie: Widzimy, jak węże się obracają. ponieważ nasze neurony wzrokowe reagują tak, jakby węże rzeczywiście były w ruchu.

Dlaczego ta iluzja nie działa na wszystkich? W badaniu z 2009 r. Jutta Billino, Kai Hamburger i Karl Gegenfurtner z Uniwersytetu Justusa Liebiga w Giessen w Niemczech przetestowali 139 osób – starych i młodych – z baterią iluzji związanych z ruchem, w tym wzór wirujących węży. Odkryli, że osoby starsze postrzegają mniej iluzoryczną rotację niż osoby młodsze.

3. „The Healing Grid”, Ryota Kanai // Uniwersytet w Utrechcie, Holandia, 2005 Finalista

„The Healing Grid” Używany za zgodą Ryoty Kanai

Pozwól swoim oczom swobodnie badać ten obraz, a zobaczysz regularny wzór przecinających się poziomych i pionowych linii pośrodku, otoczony nieregularną siatką nierównych krzyżyków po lewej i prawej stronie. Wybierz jedno ze skrzyżowań na środku obrazu i wpatruj się w niego przez około 30 sekund. Zobaczysz, że siatka 'leczy się' sama, stając się idealnie regularna przez cały czas.

Iluzja wywodzi się po części z „zanikania percepcji”, zjawiska, w którym niezmienny obraz wizualny znika z pola widzenia. Kiedy patrzysz na środek wzoru, zewnętrzne części siatki bledną bardziej niż jej środek ze względu na stosunkowo niższą rozdzielczość twojego widzenia peryferyjnego. Kolejne neuronalne przypuszczenia, które mózg narzuca, aby „zrekonstruować” wyblakłe zewnętrzne boki, opierają się na dostępnych informacjach z centrum, a także na wewnętrznej tendencji układu nerwowego do poszukiwania struktury i porządku, nawet jeśli bodźce sensoryczne są zasadniczo zdezorganizowane.

Ponieważ chaos jest z natury nieuporządkowany i nieprzewidywalny, mózg musi zużywać dużo energii i zasobów, aby przetwarzać naprawdę chaotyczne informacje (takie jak biały szum na ekranie telewizora). Upraszczając i narzucając porządek takim obrazom, mózg może zmniejszyć ilość informacji, które musi przetworzyć. Na przykład, ponieważ mózg może przechowywać obraz jako prostoliniową ramę z białych rzędów i kolumn na czarnym tle — zamiast śledzić położenie każdego krzyżyka — oszczędza to energię i pamięć mentalną. Ułatwia również interpretację znaczenia takiego przedmiotu.

jak wygląda żółw jaszczurowaty

4. „Maska miłości”, Gianni Sarcone, Courtney Smith i Marie-Jo Waeber // Archimedes Laboratory Project, Włochy, 2011 finalista

„Maska miłości” dzięki uprzejmości Gianni Sarcone, Courtney Smith i Marie-Jo Waeber. Copyright © Gianni A. Sarcone, giannisarcone.com. Wszelkie prawa zastrzeżone.

Ta iluzja została odkryta na starej fotografii dwojga kochanków wysłanej do Laboratorium Archimedesa, grupy konsultingowej we Włoszech, która specjalizuje się w łamigłówkach percepcyjnych. Gianni Sarcone, przywódca grupy, zobaczył obraz przypięty do ściany i będąc krótkowidzem pomyślał, że to pojedyncza twarz. Po założeniu okularów zdał sobie sprawę, na co patrzy. Następnie zespół nałożył na fotografię piękną wenecką maskę, aby uzyskać ostateczny efekt.

Ten rodzaj iluzji nazywa się „bistabilną”, ponieważ, podobnie jak w klasycznej iluzji Twarz/Waza, można zobaczyć albo pojedynczą twarz, albo parę, ale nie obie naraz. Nasz system wizualny ma tendencję do dostrzegania tego, czego oczekuje, a ponieważ obecna jest tylko jedna maska, na pierwszy rzut oka zakładamy, że otacza ona pojedynczą twarz.

5. „Wiek jest w twojej głowie”, Victoria Skye // USA, finalistka 2014

„Wiek jest wszystkim w twojej głowie” Wykorzystany za zgodą Victorii Skye

Magik, fotograf i twórca iluzji Victoria Skye z trudem robiła zdjęcie portretu swojego ojca jako nastolatka. Silne górne oświetlenie psuło ujęcie, więc przechyliła kamerę, aby uniknąć oślepiania, najpierw w jedną, a potem w drugą stronę. Kiedy poruszała aparatem tam iz powrotem, widziała, jak jej ojciec zmienia się z nastolatka w chłopca, a potem w dorosłego.

Iluzja Skye jest przykładem perspektywy anamorficznej. Przechylając kamerę, stworzyła dwa przeciwległe znikające punkty, tworząc iluzję progresji i regresji wieku. W przypadku progresji wiekowej czubek głowy zwęża się, a dolna połowa twarzy rozszerza się, tworząc mocniejszy podbródek i bardziej dojrzały wygląd. W przypadku regresji wieku dzieje się odwrotnie: czoło rozszerza się, a podbródek zwęża się, nadając dziecku wygląd.

Skye uważa, że ​​jej iluzja może wyjaśniać, dlaczego, patrząc na siebie w lustrze, czasami widujemy swoich rodziców, ale nie zawsze. „Zastanawiam się, czy tak właśnie dzieje się ze mną, kiedy patrzę w lustro i widzę mamę. Czy widzę ją, bo przechylam głowę i starzeję się, tak jak przed kamerą i tatą? zapytała.

6. „Iluzja obracających się pochylonych linii”, Simone Gori i Kai Hamburger

„Iluzja obracających się pochyłych linii” Wykorzystano za zgodą Simone Gori i Kaia Hamburgera

Aby doświadczyć iluzji, poruszaj głową do przodu i do tyłu, fiksując się w centralnym obszarze (lub alternatywnie trzymaj głowę nieruchomo i przesuwaj stronę). Zbliżając się do obrazu, zauważ, że linie promieniste wydają się obracać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. W miarę oddalania się od obrazu linie wydają się obracać zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Naukowcy Vision wykazali, że iluzoryczny ruch aktywuje obszary mózgu, które są również aktywowane przez rzeczywisty ruch. To może pomóc wyjaśnić, dlaczego nasza percepcja iluzorycznego ruchu jest jakościowo podobna do naszej percepcji ruchu rzeczywistego.

7. „Pulsujące serce”, Gianni Sarcone, Courtney Smith i Marie-Jo Waeber // Archimedes Laboratory Project, Włochy, 2014 Finalista

„Pulsujące serce” dzięki uprzejmości Gianni Sarcone, Courtney Smith i Marie-Jo Waeber. Copyright © Gianni A. Sarcone, giannisarcone.com. Wszelkie prawa zastrzeżone.

Ta iluzja inspirowana sztuką op-artu wywołuje wrażenie rozszerzającego się ruchu z całkowicie nieruchomego obrazu. Statyczne powtarzające się wzory z odpowiednią mieszanką kontrastów skłaniają wrażliwe na ruch neurony naszego układu wzrokowego do sygnalizowania ruchu. Tutaj równoległy układ przeciwstawnych czerwonych i białych linii w kształcie igieł sprawia, że ​​postrzegamy wciąż rozszerzające się serce. Każdy inny zarys nakreślony w podobny sposób również wydaje się pulsować i pęcznieć.

główne szlaki handlowe świata

8. „Ghostly Gaze”, Rob Jenkins // Uniwersytet Glasgow, Wielka Brytania, II nagroda 2008

„Ghostly Gaze” Wykorzystane za zgodą Roba Jenkinsa

Niewiedza, gdzie dana osoba patrzy, sprawia, że ​​czujemy się nieswojo. Dlatego rozmowa z kimś, kto nosi ciemne okulary przeciwsłoneczne, może być niezręczna. I właśnie dlatego ktoś może nosić ciemne okulary przeciwsłoneczne, aby wyglądać „tajemniczo”. The Ghostly Gaze Illusion, stworzony przez Roba Jenkinsa, wykorzystuje ten niepokojący efekt. W tej iluzji bliźniaczki wydają się patrzeć na siebie z daleka. Ale kiedy do nich podchodzisz, zdajesz sobie sprawę, że siostry patrzą bezpośrednio na ciebie!

Iluzja to hybrydowy obraz, który łączy dwa obrazy tej samej kobiety. Nakładające się na siebie zdjęcia różnią się dwoma istotnymi względami: szczegółowością przestrzenną (drobno lub gruboziarnistą) oraz kierunkiem patrzenia (na boki lub na wprost). Obrazy, które spoglądają na siebie, zawierają tylko prymitywne cechy, podczas gdy te, które patrzą na wprost, składają się z ostrych szczegółów. Kiedy podchodzisz do zdjęć, jesteś w stanie dostrzec wszystkie drobne szczegóły, więc siostry wydają się patrzeć prosto przed siebie. Ale kiedy się odsuwasz, dominuje grubiański detal, a siostry wydają się patrzeć sobie w oczy.

9. „Elusive Arch”, Dejan Todorovic // Uniwersytet w Belgradzie, Serbia, 2005 finalista

„Nieuchwytny łuk” Wykorzystany za zgodą Dejana Todorovica

Czy to jest obraz trzech błyszczących owalnych rurek? A może są to trzy pary naprzemiennych grzbietów i rowków?

Lewa strona figury wydaje się być trzema rurkami, ale prawa strona wygląda jak pofałdowana powierzchnia. Ta iluzja pojawia się, ponieważ nasz mózg interpretuje jasne smugi na powierzchni postaci jako światła na szczytach i dołkach rurek lub jako przegięcia między rowkami. Ustalenie kierunku świecenia jest trudne: zależy to od tego, czy uważamy, że światło pada na oddalającą się, czy rozszerzającą powierzchnię.

Próba określenia, gdzie obraz zmienia się z rur na rowki, doprowadza do szału. W rzeczywistości nie ma obszaru przejściowego: cały obraz to zarówno „rurki”, jak i „rowki”, ale nasz mózg może osiąść tylko na jednej lub drugiej interpretacji na raz. To pozornie proste zadanie powoduje zwarcie naszych neuronowych mechanizmów określania kształtu obiektu.

10. „Unosząca się gwiazda”, Joseph Hautman/Kaia Nao, finalista 2012 2012

„Floating Star” Użyte za zgodą Josepha Hautmana, znanego również jako Kaia Nao. Prawa autorskie © Kaia Nao

Ta pięcioramienna gwiazda jest statyczna, ale wielu obserwatorów doświadcza potężnej iluzji, że obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Stworzony przez artystę Josepha Hautmana, który pracuje jako grafik pod pseudonimem „Kaia Nao”, jest wariacją na temat iluzji Rotating Snakes Kitaoki. Hautman ustalił, że nieregularny wzór, w przeciwieństwie do wzoru geometrycznego, którego używał Kitaoka, był szczególnie skuteczny w osiąganiu iluzorycznego ruchu.

Tutaj ciemnoniebieskie kawałki układanki mają biało-czarne obramowanie na jasno kolorowym tle. Gdy rozglądasz się po obrazie, ruchy twoich oczu stymulują neurony wrażliwe na ruch. Te neurony sygnalizują ruch dzięki przesuwającym się granicom jasności i ciemności, które wskazują kontur obiektu poruszającego się w przestrzeni. Starannie zaaranżowane przejścia między regionami białymi, jasnymi, czarnymi i ciemnymi sprawiają, że neurony reagują tak, jakby widziały ciągły ruch w tym samym kierunku, a nie nieruchome krawędzie.