想象一下，你正在看一隻站在柵欄後面的狗。你看到的不是幾片狗的碎片；你看到的是一隻被一系列不透明的垂直板條部分遮擋的完整的狗。大腦將這些碎片連線成一個感知整體的能力，展示了一個被稱為“非模態補全”的迷人過程。
很明顯，為什麼會進化出這種趨勢。動物必須能夠透過茂密的樹葉發現配偶、捕食者或獵物。視網膜影像可能只包含碎片，但大腦的視覺系統會將它們連線起來，重建物體，以便動物能夠識別它所看到的東西。這個過程對我們來說似乎毫不費力，但事實證明，這是計算機程式很難做到的事情之一。大腦視覺通路中的神經元如何處理這種技巧也不清楚。
在20世紀早期，格式塔心理學家對這個問題非常感興趣。他們設計了許多巧妙構思的錯覺，以研究當物體部分被遮擋時，視覺系統如何建立物體的連續性及其輪廓。非模態補全的一個引人注目的例子是義大利心理學家蓋塔諾·卡尼薩設計的錯覺。在一種檢視中，你看到一組幾何排列的“雞爪”。但是，如果你僅僅新增一組不透明的對角線杆，一個三維立方體就會奇蹟般地躍入焦點，雞爪變成了立方體的角。
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令人驚訝的是，你甚至不需要覆蓋真實的杆——即使是虛幻的杆也可以。在這裡，原本無法解釋的雞爪邊界的缺失，導致大腦自動推斷出不透明杆的存在。所以你看到了一個被虛幻的杆遮擋的虛幻立方體！
“非模態補全”一詞被創造出來是為了將其與模態補全區分開來。模態補全是大腦看到不存在物體的完整輪廓的傾向，正如卡尼薩經典的三角形錯覺中發生的那樣。大腦認為，某些狡猾的視覺科學家以這種方式精確地放置了三個帶有餡餅形楔形切口的黑色圓盤是非常不可能的，而更傾向於看到一個部分覆蓋三個黑色圓盤的不透明白色三角形。
但是請注意，模態補全和非模態補全可以共存。例如，在卡尼薩三角形中，大腦非模態地補全了幻覺三角形角後面的每個圓盤。同樣，虛幻的杆是模態補全的，而立方體是非模態補全的。
達特茅斯學院的認知心理學家彼得·U·澤設計了許多優雅的錯覺來探索模態和非模態補全。其中一個，如圖e所示，是模稜兩可的，就像我們許多最喜歡的錯覺一樣。人們強烈傾向於將該圖視為一堆環（非模態補全）圍繞一個不透明的（模態補全）虛幻圓柱體。然而，人們可能有非常不同的看法，看不到圓柱體，而是看到一列C形金屬拱門，尖端朝前。傾向於看到環是因為它更好地反映了真實世界，真實世界中充滿了相互遮擋的三維物體。澤的另一個錯覺，我們親切地稱之為“外星人搶走最後一塊甜甜圈”，也具有模態和非模態方面。它看起來像一堆亂塗亂畫的東西，直到眼睛辨認出一系列纏繞在甜甜圈形狀的管子上的觸角狀手指。
透明隧道
你可能會認為非模態補全涉及推理（“那裡有一道柵欄擋住了路，這就是為什麼我看到狗的碎片”），但實際上它是一種感知現象，不需要思考。
當你注意到一條搖擺的尾巴從沙發底下伸出來並認出那一定是一隻狗時，那是一種邏輯推斷。然而，如果狗的頭從沙發的另一側伸出來，那麼透過非模態補全，以一種自動且毫不費力的方式，你會在沒有實際看到其隱藏部分的情況下感知到一隻完整的狗。
同樣，當你看到一個人的兩條手臂形成十字時，有兩種可能的解釋。一位惡意的外科醫生可能截肢了一隻手臂，並將兩個半部分貼上在完整手臂的兩側——或者一隻手臂可能只是垂直地放在另一隻手臂的前面。你的視覺系統立即看到後一種情況是正確的；你甚至不考慮前一種解釋。同樣，這不是因為對截肢手臂的不可能性有高層次的瞭解——請注意，當十字架由木頭製成時，大腦也會有同樣的瞬間反應，木頭可以很容易地且無血地被鋸成碎片。
然而，存在臨界情況，例如你在樹後“幻覺”出的熊。這幅畫似乎只顯示了被線條平分的圓圈，直到新增看起來像爪子的東西，才使右上角的點變成鼻子，圓圈變成爪子。這些例子模糊了看到和知道之間的區別。例如，如果你觀察到一輛快速移動的玩具火車進入一條短隧道，並在三分之一秒內從另一端出現，你實際上會“看到”火車的運動，就好像隧道是透明的一樣。你模態地補全了穿過隧道的運動——格式塔心理學家阿爾伯特·米肖特（1881-1965）首先指出了這種現象。
另一方面，如果火車速度很慢，需要一分鐘或更長時間才能穿過隧道，你仍然知道一輛火車進入了隧道，然後從另一端出現，但這次是一種邏輯推斷，而不是視覺感知。然而，在速度約為一秒的情況下，你處於感知和邏輯之間的臨界狀態，而你是否真的“看到”火車的運動這個問題，則非常接近哲學問題。
細長的貓
預測輪廓的傾向是如此強烈，以至於它會凌駕於我們對世界實際運作方式的瞭解之上——例如，當一隻貓似乎不真實地圍繞一棵樹伸展開來時：大腦正在對連續性做出反應，而不管它是否合理。
這種視覺異常之所以發生，是因為這些規則在進化上是古老的，並非旨在處理科學家創造的不可能的並置。將複雜的物體知識程式設計到系統中將過於苛刻——而且沒有必要。只有在神話和幻想中，動物才會突然變形為不習慣的形狀。
根據視覺處理的層次觀點，檢測二維圖紙中的邊緣是一個相對簡單的過程，它必然先於構建高層次三維表示的行為。澤設計的其他圖形挑戰了這一結論。
最簡單的是他實驗室的標誌。它可以被看作是兩個扁平的鳥頭（其中一個是倒置的），也可以被看作是一條纏繞在白色圓柱體上的三維黑色蠕蟲（蠕蟲透過圓柱體的存在進行非模態補全）。與卡尼薩三角形（其中三個圓盤區域對齊，暗示邊緣的存在）不同，在澤的這個圖形中，沒有發光邊緣或物理輪廓的直接連續性。然而，大腦卻感知到了三維蠕蟲。這些錯覺表明，非模態補全不僅僅是填充連續輪廓的問題。視覺系統比這更聰明。事實上，在澤的另一個創造中，物體在輪廓後面非模態地補全，甚至沒有指定它們的確切形狀。
物體課程
在他們20世紀60年代的開創性工作中，哈佛大學的神經生物學家大衛·H·休伯爾和托爾斯滕·N·維厄塞爾表明，初級視覺皮層中的腦細胞主要對傳達物體或生物輪廓的明暗邊緣做出反應。約翰·霍普金斯大學的魯迪格·馮·德·海特隨後表明，次級視覺皮層中的細胞對虛幻輪廓（例如卡尼薩三角形的輪廓）做出反應。
所有這些都提醒我們，視覺的一個關鍵目標是檢測物體（而不僅僅是輪廓），利用任何可用的資訊。模態和非模態補全，以及它們所激發的錯覺，都源於這種基本的視覺需求。