視覺影像本質上是模稜兩可的：矮人近距離觀看和巨人遠距離觀看，他們在視網膜上的影像大小可能相同。感知部分地取決於使用關於世界的某些假設來解決這種歧義。我們可以利用錯覺來揭示大腦隱藏的規則和假設。在本專欄中，我們考慮陰影錯覺。
在圖a中，圓盤是模稜兩可的；你可以將頂行視為從左側照明的凸球或“雞蛋”，而將底行視為凹陷——反之亦然。這一觀察結果揭示，大腦中的視覺中心內建了一個假設，即單個光源照亮整個影像，這在我們在一個有太陽的星球上進化的情況下是有道理的。透過有意識地將光源從左向右移動，你可以使雞蛋和凹陷的位置互換。
在圖b中，影像更具說服力。這裡，頂部發光的圓盤（左）總是看起來像雞蛋，而底部發光的圓盤（右）是凹陷。因此，我們發現了視覺系統使用的另一個前提：它期望光線從上方照射下來。你可以透過將頁面倒過來驗證這一點。所有的雞蛋和凹陷立即互換位置。
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令人驚訝的是，即使你將頭旋轉 180 度，大腦關於光線從頭頂上方照射下來的假設仍然成立。請朋友為你正向拿著這一頁。然後彎下腰，從兩腿之間看向身後的頁面。你會發現，開關再次發生，就好像太陽粘在你的頭上並從地板向上照射一樣。來自你身體平衡中心——前庭系統——的訊號，由你耳朵中稱為耳石的小石頭的位置引導，傳遞到你的視覺中心以糾正你對世界的畫面（以便世界繼續看起來是直立的），但不會糾正太陽的位置。
從這個實驗中，我們瞭解到，儘管視覺給人的印象是無縫統一的，但實際上是由大腦中多個並行的資訊處理模組介導的。其中一些模組連線到前庭系統；然而，處理陰影形狀的模組卻沒有。原因可能是，針對所謂的以世界為中心的座標系校正影像在計算上過於昂貴且耗時過長。我們的祖先通常保持頭部直立，因此大腦可以利用這種捷徑（或簡化假設）。也就是說，我們的祖先能夠足夠頻繁地將嬰兒撫養到成年，以至於沒有選擇壓力促使產生前庭校正。
如果你看圖c，你會發現你幾乎可以立即在心理上將所有的雞蛋分組，並將它們與凹陷分隔開來。正如視覺科學家幾十年前發現的那樣，只有某些在視覺處理早期提取的基本特徵才能“突顯”出來，並能以這種方式分組。例如，你的大腦可以辨別出綠色背景中的一組紅色點，但無法將散佈在皺眉背景中的微笑分組。因此，顏色是一種早期提取的原始特徵，而微笑則不是。
（能夠將相似顏色的碎片拼湊在一起具有生存意義。隱藏在綠葉屏障後面的獅子僅僅以金色碎片的形式可見，但視覺大腦將這些碎片組裝成一個單一的、金色的、獅子形狀的物體，併發出警告：“快離開這裡！”另一方面，物體不是由微笑組成的。）
你可以將圖c中的雞蛋分組這一事實意味著，陰影資訊與顏色一樣，是在視覺處理早期提取的。近年來，透過記錄猴子神經元的活動以及在人類中進行腦成像實驗，證實了這一預測。視覺皮層中的某些細胞在觀察者看到雞蛋時會放電；另一些細胞只對凹陷做出反應。在圖d中，圓圈具有與圖c中相同的亮度極性，但你無法感知到分組；這一事實表明，感知深度作為一種線索，在視覺處理早期被提取出來，其重要性。
當然，經過數百萬年的進化，“發現”並利用了研究人員最近才探索的陰影原理。瞪羚具有白色腹部和深色背部——反陰影——可以抵消來自上方的陽光的影響。結果減少了突顯效果，因此瞪羚不那麼顯眼；它們也顯得更瘦，對捕食者來說不那麼誘人。毛毛蟲也有反陰影，因此它們更像它們啃食的扁平葉子。一種毛毛蟲物種具有“反向”反陰影——這起初讓人費解，直到科學家們意識到這種昆蟲習慣性地倒掛在樹枝上。一種章魚甚至可以反轉其反陰影：如果你將章魚倒掛起來，它會利用皮膚中稱為色素細胞的色素生成細胞，這些細胞由其前庭輸入控制，來反轉其較暗和較亮的區域。
查爾斯·達爾文注意到自然界利用陰影的一個引人注目的例子，那就是 Argus 雉雞長尾巴上突出的眼睛狀斑點。當尾羽處於水平靜止狀態時，這些球體從左到右呈現出色彩。然而，在鳥類的求偶展示期間，尾羽會豎立起來。在這個位置，斑點頂部較淺，底部較暗，因此圓盤看起來像閃亮的金屬球體一樣凸出——相當於鳥類的珠寶。
幾個簡單的陰影圓圈就能揭示我們視覺系統的潛在假設——甚至揭示這些原理如何在塑造進化適應中發揮作用——這表明視覺錯覺在幫助我們理解感知本質方面的力量。