Оптические иллюзии создаются за счёт цвета, контраста, формы, размера, шаблонов и перспективы и обманывают наш мозг. Но как именно это происходит? Почему прямые линии кажутся косыми, а одинаковые отрезки — разными по длине?
Оптические обманы, разные реальности и поведенческие выгоды ошибок зрения: невролог Бо Лотто рассказывает, как мозг создаёт зрительные иллюзии (оптические иллюзии) и почему на самом деле мир не такой, каким кажется.
Внимательно посмотрите на напольную плитку в приведённой ниже картинке. Сначала сосредоточьте своё внимание на плитке, которая находится непосредственно под комнатным растением, в тени стола. Затем посмотрите на плитку справа, которая находится за пределами стола.
Какая из них ярче? Левая?
Увы! На самом деле – и это вы можете увидеть на изображении ниже — цвета плитки идентичны. Этот трюк известен как иллюзия яркости. Мы воспринимаем объект на светлом фоне, как более тёмный, в отличие от того же объекта на тёмном фоне. Этот оптический обман происходит потому, что наши зрительные системы настроены на восприятие контрастов, которые помогают нам различать формы (например, наступающего хищника). Получается, что мы не всегда видим вещи такими, какие они есть.
Как невролог, который изучает иллюзии в Университетском колледже Лондона, Бо Лотто знает всё о способах, с помощью которых мозг обманывает нас, искажает реальность ради нашего эволюционного преимущества. Журналист Nautil.us Клэр Кэмерон поговорила с ним о мошенническом характере восприятия и попыталась разобраться, сможем ли мы когда-нибудь увидеть мир таким, какой он есть.
Прекрасная вещь, которой учат нас зрительные иллюзии и оптические обманы — что все, что мы делаем, основывается на предположении.
К.К.: Что иллюзия яркости рассказала о том, как мы видим?
Б. Л.: Все, что мы делаем, связано с нашим восприятием. Наше переживание самих себя, других людей, мира – всё, о чём мы думаем, во что верим, что понимаем, начинается с восприятия. И яркость — это простой режим визуального восприятия, функция которого ограничивается простым – увидеть свет. Иллюзия яркости говорит нам, что даже на самом базовом уровне мы не можем видеть всё. Мозг не развился до способности видеть нечто абсолютное. Он эволюционировал до приобретения способности видеть отношения и смотреть, что более полезно с поведенческой точки зрения. Если это работает с яркостью, оно должно быть верным касательно разных вещей — вплоть до абстрактных концепций.
К.К.: Вы имеете в виду, что мы учимся ориентироваться в мире, распознавая модели?
Б. Л.: И да, и нет. Основная проблема заключается в том, что наш мозг эволюционировал, чтобы иметь дело с неопределенностью — неоднозначностью информации. Информация не рассказывает нам о себе; она не говорит нам, что делать. Поэтому первое, что мозг делает, когда вы смотрите на изображения, — он находит шаблон, который является ничем иным, как статистическим взаимоотношением. Шаблон, паттерн сам по себе не имеет смысла — так же, как и бессмысленное изображение, на которое вы смотрите. И у вас нет инструкций, что делать. Но по мере того, как вы взаимодействуете с миром, вы создаете либо «хорошее поведение», которое позволяет оставаться в живых, или «плохое поведение», которое ведёт к смерти. И ваш мозг связывает поведенческие значения с рисунком. Это поведенческая выгода, которую вы видите. Или это может быть поведенческая выгода, которую ваши предки видели задолго до вас. Как люди мы закодированы нашей культурной историей так же хорошо, как и эволюционной историей.
К.К.: Но можем ли мы найти доказательства этой кодировки в человеческом мозге?
Б. Л.: К сожалению, мы почти ничего не знаем о том, как всё это работает механически. Мы используем шмелей в качестве модели, потому что в их мозге содержится примерно миллион клеток по сравнению с нашими миллиардами. И они видят те же зрительные иллюзии, которые видим мы. Хотя механизмы могут быть разными, принципы останутся теми же самыми. Если мы сумеем понять принципы, то сможем понять механизмы и применить их к другим системам, таким как роботы.
К.К.: Вы создали носимое устройство под названием LumaKey, которое преобразует свет в звук. Зачем?
Б. Л.: Мы хотели создать новый вид опыта, который можно было бы зафиксировать. Физическая структура звука очень сильно отличается от физической структуры света. Когда мы переводим свет в звук, мозг также получает визуальную информацию, и мы можем видеть, как акустическая система создаёт это ощущение. Вопрос стоит таким образом: смогут ли люди начать «слышать» зрительные иллюзии? Это одна из причин, по которым мы создали LumaKey. Другая причина состоит в том, что потенциально это замечательный способ сочинять музыку.
К.К.: Можно ли изменить наше восприятие?
Б. Л.: Я думаю, да. Прекрасная вещь, которой учат нас зрительные иллюзии и оптические обманы — что все, что мы делаем, основывается на предположении. Если вы смотрите на иллюзию, не зная, что это иллюзия, вы испытываете ощущение реальности. Но как только я показываю вам, что это оптическая иллюзия, ваш мозг начинает делать что-то удивительное: он удерживает две реальности, которые в то же время являются взаимоисключающими. Две плитки выглядят разными, но я знаю, что они одинаковые. Концептуально это мало отличается от смысла фразы «Я переживаю одну реальность сегодня, но я могу себе представить другую реальность завтра». И единственный способ научиться видеть по-разному, — осознать это.
Почему оптические иллюзии обманывают наш мозг
Люди знакомы с оптическими иллюзиями на протяжении тысячелетий. Римляне делали 3D-мозаики для украшения дома, греки использовали перспективу, чтобы построить красивые пантеоны, и по крайней мере одна фигурка из камня времён палеолита изображает двух разных животных, которых можно увидеть в зависимости от точки зрения.
На пути от ваших глаз к мозгу многое может потеряться. В большинстве случаев эта система работает отлично. Ваши глаза стремительно и практически незаметно двигаются из стороны в сторону, доставляя мозгу разрозненные картинки происходящего. Мозг же упорядочивает их, определяет контекст, складывая кусочки головоломки в то, что имеет смысл.
Например, вы стоите на углу улицы, автомобили проезжают по пешеходному переходу, а светофор горит красным светом. Кусочки информации складываются в вывод: сейчас не самое лучшее время, чтобы переходить улицу. Чаще всего это работает отлично, но иногда, несмотря на то что ваши глаза отправляют визуальные сигналы, мозг в попытке расшифровать их делает ошибку.
В частности, так нередко происходит, когда в дело включаются шаблоны. Они необходимы нашему мозгу, чтобы быстрее обрабатывать информацию, затрачивая меньше энергии. Но эти же шаблоны могут ввести его в заблуждение. Также мозг часто ошибается насчёт цвета. Один и тот же цвет может выглядеть по-разному на разных фонах. Оптическая иллюзия может создаваться и за счёт перспективы.
Учёные предполагают, что иллюзия создаётся за счёт совместного действия нейронных механизмов разных уровней: нейронов сетчатки и нейронов зрительной коры. За счёт того, что мозг знаком с законами перспективы, вам кажется, что удалённая синяя линия длиннее, чем зелёная на переднем плане. На самом деле они одинаковы по длине.
Следующий вид оптических иллюзий — картинки, на которых можно найти два изображения. Мозг также может дополнять картинки цветом. Учёные до сих пор не знают, с чем связаны такие иллюзии.
Мозг создаёт изображение из кусочков полученной информации. Без этой способности мы не могли бы водить машину или безопасно переходить дорогу.
Когда вы только учитесь читать, вы читаете каждую букву, но затем мозг запоминает целые слова, и во время чтения вы распознаёте их как цельный образ, скользя взглядом по первым и последним буквам.
Как видите, несмотря на то, что наш мозг отлично справляется с повседневными задачами, чтобы обмануть его, достаточно нарушить сложившийся шаблон, использовать контрастные цвета или нужную перспективу.
И еще немного интересного визуального обмана:
Голубые и зеленые спирали на самом деле одного цвета — зеленого. Голубого цвета тут нет.
Посмотрите тут на квадратики в центрах верхней и ближней к вам граней.
Коричневый квадрат в центре верхней грани и «оранжевый» в центре передней грани — одного цвета.
Посмотрите внимательно на доску. Какого цвета клетки «А» и «В»? Кажется, что «А» — черного, а «В» белого? Правильный ответ ниже.
Клетки «B» и «A» — одного цвета. Серого.
Можете загрузить первую картинку в графический редактор и сами сравнить цвет клеток.
Кажется, что нижняя часть фигуры светлее? Закройте пальцем горизонтальную границу между верхней и нижней частями фигуры.
Видите шахматную доску с черными и белыми клетками? Серые половины черных и белых клеток — одного оттенка. Серый цвет воспринимается то как черный, то как белый.
Фигуры лошадок имеют одинаковый цвет.
Сколько здесь цветовых оттенков, если не считать белый? 3? 4? На самом деле всего два — розовый и зеленый.
А какого цвета квадраты здесь? Только зеленого и розового цвета.