神經科學的一個事實是，我們經歷的一切都是我們想象力的產物。儘管我們的感覺感覺準確且真實，但它們不一定再現外部世界的物理現實。當然，日常生活中的許多體驗都反映了傳送訊號到大腦的物理刺激。但是，解釋來自我們眼睛、耳朵和其他感覺器官輸入的相同神經機制也負責我們的夢境、妄想和記憶失靈。換句話說，真實和想象在腦海中共享一個物理來源。所以，從蘇格拉底那裡吸取一個教訓：“我所知道的就是我一無所知。”
神經科學家用來理解大腦如何創造其現實感的最重要工具之一是視覺 illusion。從歷史上看，藝術家和研究人員都使用 illusions 來深入瞭解視覺系統的內部運作。早在科學家研究神經元的特性之前，藝術家們就設計了一系列技術來欺騙大腦，使其認為平坦的畫布是三維的，或者一系列筆觸是一幅靜物畫。
Illusions 的定義是物理現實與我們對物體或事件的主觀感知之間的分離。當我們經歷視覺 illusion 時，我們可能會看到不存在的東西，或者看不到存在的東西。由於感知與現實之間的這種脫節，illusions 證明了大腦無法重建物理世界的方式。透過研究這些失敗，我們可以瞭解大腦用來構建體驗的計算方法。
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亮度、顏色、陰影、眼球運動和其他因素會對我們“看到”的東西產生強大的影響。在本系列影像中，我們展示了幾個基本類別的視覺 illusions 以及它們可以教給我們關於大腦感知的知識。
運動 ILLUSORY
由秋吉北岡立命館大學提供
一些靜止的圖案會產生運動的錯覺感知。如果您在圖形周圍移動眼睛，這種令人不安的效果通常會更強。例如，在這個由日本立命館大學心理學教授秋吉北岡建立的 illusion 中，“蛇”看起來在旋轉。但除了您的眼睛之外，沒有任何東西在真正移動！
如果您將視線穩定地放在每條“蛇”中心的黑點之一上，運動將會減慢甚至停止。由於保持眼睛靜止可以阻止錯誤的運動感，因此必須透過眼球運動才能看到它。視覺科學家已經表明，illusion 運動會啟用與真實運動啟用的大腦區域相似的大腦區域。
3-D ILLUSIONS
安德烈·傑莫洛科比斯（左）；達裡恩·託巴文提供（中）；RMN-大皇宮/藝術資源，紐約（右）
視覺藝術家經常試圖模仿現實。畫家透過直觀地運用透視、色彩、光線和陰影來傳達體積或距離的 illusion。當他們成功時，有時很難區分藝術品和主題本身。
老普林尼在他的《博物志》百科全書中，敘述了古希臘兩位著名畫家：宙克西斯和帕拉西奧斯之間的傳奇比賽。兩位藝術家都帶著一幅蓋著的畫作參加比賽。宙克西斯揭開了他的作品：他畫的葡萄非常逼真，以至於鳥兒從天而降啄食它們。宙克西斯確信自己獲勝，試圖揭開帕拉西奧斯的畫作，以確認自己作品的優越性。然而，他失敗了，因為他試圖拉開的幕布是帕拉西奧斯自己的畫作。
藝術複製在 trompe l'oeil 中被髮揮到了極致，這是一個法語術語，意思是“欺騙眼睛”。這種攝影寫實主義風格最初出現在文藝復興時期，並在 17 世紀在荷蘭蓬勃發展。栩栩如生的圖片有時看起來真的要從畫框中跳出來。在科內利烏斯·N·吉斯佈雷希茨的 17 世紀作品《畫家的屬性》中，一幅畫作似乎從藝術家的畫架上卷下來（右）。
羅馬聖依納爵·羅耀拉教堂的圓頂（中）是巴洛克式 illusion 主義的絕佳例證。教堂的建築師奧拉齊奧·格拉西最初計劃建造一個圓頂，但在教堂完工前去世，這筆錢被用於其他用途。三十年後，即 1685 年，耶穌會藝術家安德烈亞·波佐被要求在祭壇上方的天花板上繪製一個假圓頂。儘管波佐當時已經被認為是透視藝術大師，但他所取得的成果簡直令人難以置信。即使在今天，許多參觀教堂的遊客仍然驚訝地發現，壯觀的圓頂不是真實的，而是一個 illusion。
建築師很快意識到，他們也可以透過扭曲透視和深度線索來操縱現實，從而創造出挑戰感知的 illusion 結構。在一個小空間裡需要一個大房間？沒問題。弗朗切斯科·博羅米尼在羅馬斯帕達宮（左）就做到了這一點。
人物
英國博物館理事會©
這束紫羅蘭花的細節中包含著拿破崙·波拿巴、奧地利的瑪麗·路易絲和他們兒子的面孔。您能在花叢中找到它們嗎？拿破崙的崇拜軍隊給了他“小軍士”或“小伍長”的綽號：他們的領導人身材矮小，但這並沒有阻止他在他的第一次戰役中擊敗了四支比他自己的軍隊更大的軍隊。多年後，當波拿巴被流放到厄爾巴島時，他告訴他的朋友們他將帶著紫羅蘭花回來，因此贏得了“紫羅蘭伍長，春天歸來的小花”的綽號。當他打破強加給他的流放返回法國時，婦女支持者聚集起來出售紫羅蘭花。她們會問路人，“您喜歡紫羅蘭花嗎？”回答“oui”表示該人不是同盟；“eh bien”表示答覆者堅持拿破崙的事業。拿破崙的支持者還分發了這幅 1815 年版畫的複製品。
在像這樣的模稜兩可的 illusions 中，大腦以兩種不同的方式解釋同一張圖片，這兩種解釋是相互排斥的。您可以看到兩種可能的影像之一，但不能同時看到兩者。
這些所謂的模稜兩可的圖形是分離主觀感知與物理世界的特別有力的工具。物理物件永遠不會改變，但我們的感知會在兩種（或更多）可能的解釋之間交替。因此，許多實驗室使用模稜兩可的 illusions 來尋找意識的神經關聯。
背景中的顏色
由倫敦大學學院的 R. 博·洛託和杜克大學的戴爾·珀維斯提供
這張由倫敦大學學院的 R. 博·洛託與杜克大學的戴爾·珀維斯共同創作的影像是另一個例子，說明當在不同的背景下觀看時，大腦如何以不同的方式感知相同的顏色。立方體頂部的中心棕色方塊與面向觀看者的立方體側面的中心橙色方塊顏色完全相同。後一個方塊看起來是橙色的，因為光線和周圍的方塊使它在腦海中看起來比棕色方塊更亮。