大腦中後像的力量

凝檢視像可以暫時重置視網膜細胞並引起幽靈般的視覺

看還是不看……

要體驗這個古老的幻覺(左圖),請盯著尤里克左眼窩中的 X 大約 30 秒。然後將視線移開,看向平坦的表面,如一張紙、牆壁、天花板或天空,您將看到尤里克的後像,如同幽靈般的幻影。

視覺科學家認為,產生可憐的尤里克幽靈的適應效應主要發生在視網膜的神經元中。我們如何知道?閉上右眼,再次盯著 X。然後再次看向牆壁以檢視後像,但這次在閉上一隻眼睛和另一隻眼睛之間來回切換。只有左眼>—在適應期間睜開的眼睛>—才會顯示尤里克的幽靈。這意味著適應一定只發生在對來自左眼的刺激做出反應的神經元中。如果適應發生在腦的雙眼神經元中(在初級視覺皮層和更高階的視覺區域中),您將用任何一隻眼睛看到尤里克的幽靈。

由 LIVEWIRE PUZZLES 提供 www.puzzles.ca

唉,可憐的尤里克!我認識他,霍拉旭;一個玩笑百出的人,一個非常有想象力的人;他曾揹著我無數次;而現在,他在我的後像中是多麼令人厭惡!

嗯……如果威廉·莎士比亞的哈姆雷特看到的是印有宮廷小丑尤里克骷髏頭的古董皮爾斯肥皂廣告,而不是拿著一個剛挖出來腐爛的丹麥頭骨,他可能會這麼說。長時間凝視廣告中的骷髏頭,即使您移開視線,它也會“燒”進您的視覺中。

尤里克的骷髏頭之類的後像幫助我們理解大腦各個區域的神經元如何適應視覺環境。在這種情況下,適應是神經元習慣於並最終停止對不變的刺激做出反應的過程。


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一旦神經元適應,它們需要一段時間才能重置到之前的反應狀態:正是在此期間,我們看到了虛幻的後像。我們每天都看到這樣的影像:在短暫地看著太陽或明亮的燈泡後,或者在被相機閃光燈短暫地致盲後,我們會在視野中看到一個暫時的黑點。

牛虻

由 GIANNI A. SARCONE © 2002–2016 提供,GIANNISARCONE.COM

這個幻覺展示了色彩感知和後像之間的相互作用。首先,請注意左側影像在蒼蠅的左右兩側存在顏色不平衡:左側偏藍,右側黃色過多。現在,將目光固定在右側影像中的蒼蠅上 30 秒:這種凝視會使您視網膜中的神經元適應左側的藍色色調和右側的黃色色調。因此,您的左視野將對藍色不太敏感,而您的右視野將對黃色不太敏感。然後回頭看母牛鼻子上的蒼蠅,影像將呈現出完美的色彩平衡。

這個幻覺有助於解釋為什麼物體在不同的照明條件下看起來顏色相同。例如,您的襯衫在室內或室外看起來顏色相同,即使燈光和陽光具有不同的光譜。您的視覺系統會適應照明並“消除”它以保持顏色恆常性。其中一些處理發生在視網膜而不是大腦中。

還要注意,顏色選擇性適應僅限於單眼:如果您在適應期間閉上一隻眼睛,然後在看母牛時切換眼睛,則顏色平衡將在未適應的眼睛中恢復為藍色和黃色。

進化與適應

由格拉斯哥大學的羅布·詹金斯和赫特福德大學的理查德·懷斯曼提供

為了慶祝查爾斯·達爾文誕辰 200 週年,蘇格蘭格拉斯哥大學的心理學家羅布·詹金斯和英格蘭赫特福德大學的理查德·懷斯曼在 2009 年創作了一幅向達爾文進化根源致敬的幻覺作品。盯著影像中心 30 秒,然後將視線移開,看向白色表面。兩隻猴子變成了達爾文肖像的後像!後像永遠不如原始影像清晰。詹金斯和懷斯曼利用解析度的這種差異,創造了一個在“正常”高解析度視覺中看起來是一種樣子,而在較低解析度後像中看起來是另一種樣子的影像。

與眾不同的鳥

由特拉維夫大學的尤瓦爾·巴爾坎和海德瓦·斯皮策提供

正後像可以從互補的周圍顏色中捕獲,如這個演示所示,一隻未著色的鳥捕獲了其背景的微紅色。盯著左側面板中鳥身上的“目標”大約 30 秒。然後立即看向右側面板中鳥身上的同一點。

在這個由以色列特拉維夫大學的視覺科學家尤瓦爾·巴爾坎和海德瓦·斯皮策創作的幻覺中,左側面板中的紅色背景導致鳥填充了互補的藍綠色,這在紅色背景移除後,產生了一個令人驚訝的強烈且持久的紅色鳥後像。

這個幻覺在 2009 年年度最佳幻覺大賽中榮獲二等獎。要體驗這個幻覺的更引人注目的“飛行”鳥版本,請訪問 http://illusionoftheyear.com/2009/color-dove-illusion

紅色和黃色珠子

由立命館大學的北岡明佳提供

凝視上下方格之間的十字架約 30 秒。然後立即看向右側的十字架,您應該看到 18 顆彩色珠子:十字架上方九顆紅色珠子,十字架下方九顆黃色珠子。珠子在影像本身中都是灰色的,但周圍的顏色會引起彩色後像。

形狀特定的後像

摘自 R. VAN LIER、M. VERGEER 和 S. ANSTIS 的“線條之間填充後像顏色”,發表於CURRENT BIOLOGY,第 19 卷,第 8 期;2009 年。經 ELSEVIER 許可轉載

在這個幻覺中,單個彩色影像產生兩種不同顏色的後像,具體取決於您之後看到的形狀。將目光固定在中間面板彩色星星之間的黑點上,並盯著它 30 秒鐘,眼睛不要移動。然後看向頂部面板中的空輪廓。左側的輪廓填充了幽靈般的藍綠色,右側的輪廓看起來是微紅色的。當您看向底部面板時,顏色會反轉。

一個影像如何產生兩種不同顏色的後像?輪廓的形狀如何決定填充的顏色?這個幻覺的創作者羅布·範·利爾和馬克·維吉爾,當時都在荷蘭內梅亨拉德堡大學工作,他們提出,後像的色塊可以擴散和合並,以填充輪廓形狀。右上角的形狀呈現微紅色色調,因為它與原始彩色影像中的互補藍綠色色塊具有相同的輪廓。同樣,左上角帶有藍綠色的形狀與彩色影像中的紅色色塊相匹配。這個幻覺在 2008 年年度最佳幻覺大賽中榮獲一等獎。

請訪問 http://illusionoftheyear.com/2008/filling-in-the-afterimage-after-the-image 檢視動態版本

一切都不一樣

由阿比蓋爾·E·黃、愛麗絲·J·洪和埃裡克·L·阿特舒勒羅格斯新澤西醫學院以及克里斯托弗·W·泰勒史密斯-凱特威爾眼科研究所提供;來源:“元反傳遞性”,作者:A. E. 黃、A. J. 洪、C. W. 泰勒和 E. L. 阿特舒勒,發表於ATTENTION, PERCEPTION & PSYCHOPHYSICS,第 72 卷,第 4 期;2010 年 5 月

這些令人難以置信的幻覺由當時都在羅格斯新澤西醫學院的阿比蓋爾·E·黃、愛麗絲·J·洪和埃裡克·L·阿特舒勒,以及當時在史密斯-凱特威爾眼科研究所的克里斯托弗·W·泰勒創作,表明顏色相同的物體在後像中看起來可能是不同的顏色,而顏色不同的物體在後像中看起來可能是相同的顏色。盯著上方影像中黃色字母 M 和 P 之間的白點。保持目光 30 秒,然後看向白牆。您將看到字母的後像,現在字母是品紅色 (M) 和紫色 (P)。在下方影像中,有兩個 Y,一個藍色,一個紫色。盯著它們之間的白點 30 秒,然後將目光移向白牆。您現在會看到,在後像中,Y 的陰影相同。事實上,上方影像中的 M 和 P 是不同的顏色,只是由於紅色和黑色背景的影響,看起來陰影相同。在後像中,互補的背景顏色——藍綠色和白色——具有相反的效果:它們使 M 和 P 看起來比它們實際更不同。Y 在真實影像中也彼此不同,但後像中的互補背景顏色使它們看起來像是相同的顏色。

地球上顏色最少的地方

由約翰·博特尼亞克 NOAA 提供

後像顏色分配對於人類非常擅長識別的物體(例如面孔)非常有效。凝視這張美國國家海洋和大氣管理局南極考察隊指揮官約翰·博特尼亞克的反色肖像 30 秒(左圖),然後看向右側的影像,以彩色檢視它。

斯蒂芬·L·麥克尼克是紐約州布魯克林州立大學下城醫療中心眼科、神經病學、生理學和藥理學教授。他與蘇珊娜·馬丁內斯-康德和桑德拉·布萊克斯利合著了榮獲普利司馬獎的《心靈的戲法》。他們的下一本書《幻覺的捍衛者》將由《大眾科學》/法勒、斯特勞斯和吉魯出版。

更多作者:斯蒂芬·L·麥克尼克

蘇珊娜·馬丁內斯-康德是紐約州布魯克林州立大學下城健康科學大學眼科、神經病學、生理學和藥理學教授。她與斯蒂芬·麥克尼克和桑德拉·布萊克斯利合著了榮獲普利司馬獎的《心靈的戲法》,並與斯蒂芬·麥克尼克合著了《幻覺的捍衛者》。

更多作者:蘇珊娜·馬丁內斯-康德
SA 特刊 第 25 卷 第 3s 期本文最初以“尤里克的幽靈和其他後像”為標題發表於SA 特刊 第 25 卷 第 3s 期 (), p. 30
doi:10.1038/scientificamericanillusions0816-30
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