Новое исследование показывает, что иллюзии возникают в глазах, а не в нейронах мозга

Новые исследования показывают, что многочисленные зрительные иллюзии вызваны ограничениями в работе глаз и зрительных нейронов, а не более сложными психологическими процессами.

Исследователи изучили иллюзии, в которых окружение объекта влияет на то, как мы видим его цвет или рисунок. Ученые и философы давно спорят о том, вызваны ли эти иллюзии нейронной обработкой в ​​глазах и низкоуровневыми зрительными центрами в мозгу или связаны с психическими процессами более высокого уровня, такими как контекст и предшествующие знания.

В новом исследовании ученые разработали модель, которая предполагает, что эти иллюзии объясняются простыми ограничениями нейронных реакций, а не более глубокими психологическими процессами.

«Наши глаза посылают сообщения в мозг, заставляя нейроны срабатывать быстрее или медленнее», — говорят исследователи. «Однако существует предел того, как быстро они могут работать, и в предыдущих исследованиях не рассматривалось, как этот предел может повлиять на то, как мы видим цвет».

Модель сочетает в себе эту «ограниченную пропускную способность» с информацией о том, как люди воспринимают узоры в разных масштабах, а также с предположением, что наше зрение работает лучше всего, когда мы смотрим на естественные сцены.

Модель была разработана исследователями из университетов Эксетера и Сассекса, чтобы предсказать, как животные видят цвет, но также было обнаружено, что она правильно предсказывает многие зрительные иллюзии, которые видят люди.

Это подрывает многие давние предположения о том, как работают зрительные иллюзии. Результаты также проливают свет на популярность телевизоров высокой четкости.

«Современные телевизоры с высоким динамическим диапазоном создают яркие белые области, которые более чем в 10 000 раз ярче их самого темного черного цвета, приближаясь к уровням контрастности естественных сцен», — говорят ученые.

Как наши глаза и мозг могут справиться с этим контрастом, остается загадкой, потому что тесты показывают, что самый высокий контраст, который мы, люди, можем видеть в одном пространственном масштабе, составляет около 200: 1.

Еще более запутанно то, что нейроны, соединяющие наши глаза с нашим мозгом, могут обрабатывать контрасты только около 10: 1.

Новая модель показывает, как нейроны с такой ограниченной контрастной полосой пропускания могут комбинировать свои сигналы, чтобы мы могли видеть эти огромные контрасты, но информация «сжата», что приводит к визуальным иллюзиям.

«Модель показывает, как наши нейроны эволюционировали, чтобы использовать каждый бит емкости. Например, некоторые нейроны чувствительны к очень незначительным различиям в уровнях серого в масштабах среднего размера, но их легко перегрузить высокими контрастами».

«В то же время нейроны, кодирующие контрасты в больших или меньших масштабах, гораздо менее чувствительны, но могут работать в гораздо более широком диапазоне контрастов, давая глубокие черно-белые различия».

В конечном итоге это показывает, как система с сильно ограниченной нейронной пропускной способностью и чувствительностью может воспринимать контрасты больше, чем 10 000: 1.

Исследование было опубликовано в PLOS Computational Biology.