為什么胖人穿豎條紋的衣服顯“瘦”？

科學(xué)家揭示視覺錯(cuò)覺現(xiàn)象

本報(bào)記者 沈 慧

著名的視覺光流運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺圖。

身材偏胖，穿豎條紋的衣服更顯“瘦”？事實(shí)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(cuò)覺。

對(duì)大腦來(lái)說(shuō)，視覺錯(cuò)覺是一種真實(shí)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(jì)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(jī)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(guó)科學(xué)家的一篇研究論文。該研究由中國(guó)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院靈長(zhǎng)類神經(jīng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室視知覺腦機(jī)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(yùn)動(dòng)視覺錯(cuò)覺包括旋轉(zhuǎn)錯(cuò)覺、收縮和擴(kuò)張錯(cuò)覺以及螺旋運(yùn)動(dòng)錯(cuò)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(cuò)覺就是著名的視覺光流運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺：當(dāng)人注視Pinna圖片中心黑點(diǎn)，頭部靠近或遠(yuǎn)離圖片時(shí)，會(huì)很明顯地感受到兩個(gè)圓環(huán)在分別以逆時(shí)針和順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，但事實(shí)上，圓環(huán)并沒有任何物理轉(zhuǎn)動(dòng)。

難道是我們的眼睛出了問題？其實(shí)不然。“有一類錯(cuò)覺圖形，起初是視力正常者所設(shè)計(jì)出來(lái)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(lái)。從統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上講，我們的眼睛是正常的。”中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)所博士后尹家鵬說(shuō)。

由于視覺錯(cuò)覺令人著迷的特殊性和豐富性，它激發(fā)了人類研究真實(shí)和錯(cuò)覺之間的關(guān)系，以及錯(cuò)覺在大腦中是如何產(chǎn)生的腦機(jī)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(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)從真實(shí)向錯(cuò)覺轉(zhuǎn)化發(fā)生過程中的運(yùn)動(dòng)信息腦神經(jīng)整合機(jī)制。

在心理物理實(shí)驗(yàn)中，課題組首先揭示出——獼猴和人一樣，也能感知到Pinna運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺。“我們?cè)讷J猴背側(cè)視覺通路中兩個(gè)編碼視覺運(yùn)動(dòng)信息的高級(jí)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(jià)地表征真實(shí)和錯(cuò)覺的復(fù)雜光流運(yùn)動(dòng)。并且，這兩類光流運(yùn)動(dòng)信息都是通過大范圍視野內(nèi)整合相關(guān)局部運(yùn)動(dòng)信號(hào)的輸入而產(chǎn)生的。”中國(guó)科學(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(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺在相關(guān)腦區(qū)神經(jīng)元中的表征需要花費(fèi)更多神經(jīng)整合時(shí)間。”

聽起來(lái)有些復(fù)雜？“其實(shí)換句話說(shuō)，視覺錯(cuò)覺是我們大腦對(duì)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(jì)日?qǐng)?bào)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(shí)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(hào)并進(jìn)入大腦之后，皮層對(duì)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(wàn)年進(jìn)化之后，必然是以一種最接地氣、最懂這個(gè)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(shí)在自然界中占據(jù)大多數(shù)；由于我們的大腦存在填補(bǔ)效應(yīng)，當(dāng)一個(gè)人的身體被遮擋住了一部分，我們并不會(huì)認(rèn)為這個(gè)人的身體少了一塊；由于大腦中存在專門負(fù)責(zé)面部識(shí)別的腦區(qū)，人們對(duì)于臉部識(shí)別更加敏感……

對(duì)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(zhǎng)。“而錯(cuò)覺圖形都是人們通過精心構(gòu)思設(shè)計(jì)出來(lái)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(shí)，會(huì)用它固有的方式去理解，就會(huì)出現(xiàn)類似‘理解偏差’的現(xiàn)象。”尹家鵬分析。

在他看來(lái)，視覺錯(cuò)覺圖形在自然界條件下極少存在，一般也不會(huì)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(yùn)作方式的本能體現(xiàn)。

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

沈 慧

[責(zé)任編輯：楊凡、穆楠]

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