這是心靈 Matters系列關於視覺錯覺背後神經科學的第四篇文章，視覺錯覺背後的神經科學。
本傑明·富蘭克林曾說過：“永遠不要將運動與行動混淆。”但如果運動不是行動，那麼運動到底是什麼？ 讓我們來分解一下。
想象一下，你正在用攝像機對著你最喜歡的球賽。你的相機內部有一個鏡頭，可以將影像聚焦到 CCD 晶片上，CCD 晶片是一個光探測器矩陣。光探測器矩陣如何才能看到球滾動？ 答案是，它不能。 相機根本看不到運動，因為光探測器唯一能探測到的就是光強度的變化，而不是光位置。 如果球的邊緣經過單個光探測器，探測器會做出反應，但這僅僅是因為當球改變位置時，探測器上的光強度水平發生了變化。 同樣的探測器會對靜止邊緣亮度增加做出相同的反應，即使邊緣沒有移動。 為了跟蹤物體位置的變化，你需要新增一些東西，例如大腦，它可以協同解釋所有探測器的輸出。
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你視網膜上的光感受器就像你相機中的 CCD 晶片：只是一個光探測器矩陣。 它們單獨響應光強度水平的變化，無論這些變化是由於實際運動還是由於靜止的亮度變化引起的。 然後，大腦中專門的運動檢測神經元分析來自光感受器群體的反應，以推斷運動。 因此，儘管本·富蘭克林可能告誡說，富有成效的活動（行動）比無成效的活動（運動）更好，但他在神經生物學意義上也是正確的：對運動的感知不一定來自世界上的真實行動。 相反，當大腦中專門的運動處理神經元被視網膜上特定模式的光強度變化啟用時，就會發生運動感知。 因為視網膜無法區分光的真實運動和兩個（或多個）相鄰光的順序呈現，所以大腦中的運動檢測器有時會將某些光序列誤解為運動。 視覺科學家將這種光序列稱為“表觀運動”。 這種錯覺是電視或電影動畫的基礎。
以下頁面描述了幾種錯覺，其中運動的感知源於亮度的動態變化。
現在，不要混淆，不要從這些演示中解釋行動。 運動完全在你腦海中。
基本條件
與中心相比，四個矩形的輪廓邊緣在對比度上發生調製。 在頂行中，矩形的中心是不變的，但頂部-底部與左側-右側邊緣在反相亮度中調製，呈現出兩個呼吸盒子的外觀。 第二行證明，這種效果是由於中心與邊緣的對比度造成的，而不是僅僅由於邊緣的亮度造成的，因為邊緣現在是不變的，只有矩形的中心在亮度上發生調製。
這種錯覺最初由布里斯托爾大學的理查德·L·格雷戈裡和普里西拉·F·赫德於 1983 年描述。 透過表明表觀運動是由於邊緣外部與邊緣內部之間最小對比度的位置移動（由於邊緣的調製或中心相對於穩定的灰色背景的調製），巴克內爾大學的亞瑟·G·夏皮羅和賈斯汀·P·查爾斯在 2005 年的最佳年度視覺錯覺競賽中獲得了一等獎
紙牌屋 夏皮羅和查爾斯在他們獲獎的作品中更進一步，表明將具有調製中心的塊結合起來可以產生扭曲效果。 當相同的塊在沒有對比邊緣的情況下調製時，就不會產生運動錯覺。
天空中的露西
透過以不同的速率開啟和關閉中心進行調製，夏皮羅和查爾斯表明，可以將不同的表觀運動速率歸因於圖形的不同元素，從而產生起伏的形狀變化效果
永久碰撞
夏皮羅和巴克內爾大學的艾米麗·奈特憑藉這個變體入圍了 2008 年最佳年度視覺錯覺競賽的前十名，該變體將背景和邊緣調製的菱形行相互對抗，形成永不連線的永久碰撞。
鋼鐵木蘭 桑德蘭大學的平面設計師邁克爾·皮卡德在這些發現的基礎上，創造了風中花朵的壯觀藝術願景，而沒有一個移動的物體。
彈跳的大腦
吉森大學的托爾斯滕·漢森、凱·漢堡和卡爾·R·蓋根弗特納也憑藉這個作品入圍了 2007 年最佳年度視覺錯覺競賽的前十名，該作品表明，大腦網格中表觀運動的方向、大小和速度取決於三個因素：大腦的顏色、大腦亮度梯度作為背景亮度函式的方向，以及大腦相對於觀看者注視中心的視網膜位置。
請注意，如果您將視線集中在任何一個大腦上，它的移動幅度都小於周圍的大腦，並且如果您遠離螢幕，大腦的移動幅度將大於您非常靠近螢幕上的影像時。 此外，移動大腦的相對速度和方向取決於它們的顏色以及它們與背景形成的亮度梯度的方向，
游泳者 #7
奈特和夏皮羅結合了對比度調製、陰影、形狀和顏色的各種效果，創造了一個靜止的影像，但具有生物學上合理的運動錯覺，該影像入圍了 2007 年最佳年度視覺錯覺競賽的前十名。 請注意，如果沒有調製的背景，效果就會消失。
延伸閱讀
運動、位置和立體深度的視覺分離：一些驚人的現象。《實驗心理學季刊》，35A，217-237，1983 年，R.L. Gregory 和 P.F. Heard。
基於單場對比度非同步性的視覺錯覺。《視覺雜誌》，5(10):2，764-782，2005 年，A.G. Shapiro、J.P. Charles 和 M. Shear-Heyman。 http://journalofvision.org/5/10/2/, doi:10.1167/5.10.2。
神經關聯學會最佳年度視覺錯覺競賽網站：http://illusioncontest.neuralcorrelate.com。