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藝術與神經科學相結合,創造出引人入勝的錯覺運動例項

麥凱射線

這種錯覺由神經科學家唐納德·M·麥凱於 1957 年在倫敦國王學院創造,它表明,簡單的規則或重複刺激模式,如放射線(稱為麥凱射線),可以誘導垂直於圖案的閃爍或錯覺運動的感知。要看到這種錯覺,請看著圓圈的中心,並注意周圍的閃爍。

摘自克里斯托弗·W·泰勒的“從流行到光學的鋼絲行走”,刊登於《PLOS 生物學》,第 3 卷,第 4 期;2005 年 4 月

科學家們並沒有發明絕大多數的視覺錯覺。相反,藝術家們利用他們對人類眼睛和大腦運作方式的洞察力,在他們的藝術作品中創造了錯覺。早在視覺科學作為一門正式學科存在之前,藝術家們就已經設計出各種技巧來“欺騙”大腦,使其認為平坦的畫布是三維的,或者靜物畫中的一系列筆觸實際上是一碗美味的水果。因此,視覺藝術有時先於視覺科學發現基本的視覺原理,這要歸功於有條不紊的——儘管可能更直觀——研究技術的應用。從這個意義上說,藝術、錯覺和視覺科學一直隱含地聯絡在一起。

直到“歐普藝術”(“光學藝術”的縮寫)運動的誕生,視覺錯覺才成為一種公認的藝術形式。這場運動於 20 世紀 60 年代在歐洲和美國同時興起,1964 年《時代》雜誌創造了“歐普藝術”一詞。歐普藝術作品是抽象的,許多作品僅由黑白線條和圖案組成。其他作品則利用對比色的相互作用來創造深度感或運動感。

1965 年,紐約市現代藝術博物館舉辦了一場名為“回應之眼”的展覽後,這種風格變得非常流行。在展覽中,歐普藝術家探索了視覺感知的許多方面,例如幾何形狀之間的關係,現實中不可能出現的“不可能”圖形的變體,以及涉及亮度、顏色和形狀感知的錯覺。但是,“動力”或運動錯覺引起了特別的興趣。在這些眼睛戲法中,靜止的圖案會引起對(錯覺)運動的強烈但主觀的感知。


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本文包含幾件藝術作品,其中的物體完全靜止不動,但看起來卻在移動。此外,它們還證明了視覺藝術研究可以產生關於視覺系統的重要發現。歐普藝術運動的匈牙利裔法國創始人維克多·瓦薩雷利曾說過:“在基礎研究中,理性的嚴謹和情感的自由必然交替出現。”

歐普藝術家創作了這裡展示的一些錯覺;尊重歐普藝術傳統的視覺科學家創作了另一些。但所有這些都清楚地表明,美學和錯覺感知之間的聯絡本身就是一種藝術風格。

重訪萊利

© NICHOLAS WADE

在類似於英國歐普藝術家布里奇特·萊利的作品中,蘇格蘭鄧迪大學的視覺科學家尼克·韋德創作了一個例子,其中既有流動的運動,也有閃爍的運動。在設計的中心可以清楚地看到一隻眼睛,如果從房間對面觀看錯覺或搖晃頭部,就可以看到一張臉。隱藏的臉是韋德的妻子克里斯汀的肖像,標題Chrystine 引用了菊花的形狀。

BBC 牆板

大眾科學 MIND

這種錯覺始於一次偶然的觀察。麥凱最初在 BBC 工作室的牆板上看到了它:廣播工作人員一直對在平行線柱之間的空白條紋上上下移動的錯覺陰影感到惱火。

歐普藝術依然活躍

由日本立命館大學的北岡明佳惠賜

日本立命館大學心理學教授北岡明佳創作了水道螺旋,這是對法國歐普藝術家伊西亞·萊維安特現已成為經典的的引人注目且強有力的版本。在中,黑線匯聚在一箇中心的黃色圓點上,所有這些都在同心紫色和粉色圓圈之下,這些圓圈似乎在旋轉。

錯覺

由豪爾赫·奧特羅-米蘭惠賜,巴羅神經學研究所/維戈大學

看著上方影像的中心,注意同心綠環如何充滿快速的錯覺運動,彷彿數百萬輛微小且幾乎看不見的汽車正在全速繞著跑道行駛。神經科學家兼工程師豪爾赫·奧特羅-米蘭在菲尼克斯的巴羅神經學研究所工作時,創作了這張影像,作為對萊維安特的重新詮釋,萊維安特在不知不覺中結合了麥凱射線和 BBC 牆板錯覺。

但是錯覺是源於大腦還是源於眼睛呢?在與我們當時的巴羅同事 Xoana G. Troncoso 和 Otero-Millan 合作發現錯覺運動是由微眼跳驅動之前,證據一直存在衝突:微眼跳是在視覺注視期間發生的微小、不自主的眼球運動。然而,導致錯覺感知的精確大腦機制仍然未知。一種可能性是,微眼跳會產生影像外圍區域幾何位置的微小位移。這些位移會產生重複的對比度反轉,從而產生運動錯覺。奧特羅-米蘭的謎之眼右上圖)也是對的致敬,反映了眼球運動在錯覺感知中的作用。

神經科學家兼藝術家貝維爾·康威與當時在哈佛醫學院的同事一起證明,不同對比度的刺激對能夠在大腦視覺皮層神經元中產生運動訊號,並提出這種神經機制可能是某些靜態圖案中錯覺運動感知的基礎。

彩色圓圈

由彼得·塞奇利惠賜

英國藝術家彼得·塞奇利是歐普藝術界的重要人物。他的繪畫探索了同心彩色圓圈的視覺互動,這些圓圈與人眼的幾何形狀相呼應,並在黑色背景上似乎在脈動。在他的作品《Video Disque YOB,1968》中,塞奇利組織熒光色在旋轉的圓盤上創造出頻閃反向運動。

大內-斯皮爾曼錯覺

摘自大內始的《日本光學和幾何藝術》。多佛出版社,1977 年

前後移動頭部,同時讓眼睛在影像周圍遊移,看看圓圈及其背景如何彼此獨立地移動。視覺科學家洛塔爾·斯皮爾曼當時在德國弗萊堡大學工作,他在瀏覽日本歐普藝術家大內始的著作《日本光學和幾何藝術》時偶然發現了這種錯覺,該書於 1973 年首次出版。斯皮爾曼將這種錯覺介紹給視覺科學界,並在那裡廣受歡迎。

向大內致敬

由北岡明佳惠賜

這種錯覺是大內圖案的當代變體,由北岡於 2001 年繪製。

旋轉傾斜線錯覺

摘自西蒙娜·戈裡和凱·漢堡的“一種新的運動錯覺:旋轉傾斜線錯覺”,刊登於《感知》,第 35 卷,第 6 期;2006 年。經倫敦 PION LTD 許可轉載

視覺科學家西蒙娜·戈裡和凱·漢堡當時在德國弗萊堡大學開發的一種錯覺,是效應和萊利火焰的新穎變體。為了最好地觀察這種錯覺,請將頭部靠近頁面,然後再遠離頁面。當您靠近影像時,請注意向右傾斜的放射線似乎逆時針旋轉。當您遠離影像時,它們似乎順時針旋轉。這種錯覺在 2005 年在西班牙舉行的首屆年度最佳錯覺競賽中展出(參見 http://illusionoftheyear.com/2005/rotating-tilted-line-illusion)。

眩暈

由 MIWA MIWA 惠賜(上圖);派拉蒙/KOBAL COLLECTION AT ART RESOURCE,NY(下圖

藝術家 Miwa Miwa 的旋轉傾斜線錯覺變體(上圖)向阿爾弗雷德·希區柯克 1958 年的經典電影眩暈下圖)致敬。

聖誕燈飾錯覺

由義大利藝術家兼作家詹尼·A·薩爾科內惠賜 © 2002–2016 giannisarcone.com

義大利藝術家兼作家詹尼·A·薩爾科內的聖誕燈飾錯覺也基於萊維安特的。注意沿著綠黃色條紋出現的流動運動。

二合一

由西蒙娜·戈裡和凱·漢堡惠賜

戈裡和漢堡將旋轉傾斜線錯覺和錯覺相結合,既具有視覺衝擊力,又強有力地展示了來自靜態圖案的錯覺運動。在萊維安特創作錯覺約三十年後,它繼續激發著視覺科學和視覺藝術。

藝術與科學相遇

由法國藝術家何塞·費雷拉·W. 惠賜 kinogenia.com

法國藝術家何塞·費雷拉·W. 的作品神經衝動,不僅重現了效應,還說明了神經細胞如何將資訊從眼睛傳遞到大腦:在被稱為神經遞質的大量化學物質的觸發下,神經細胞(上圖)傳送電訊號,沿著稱為軸突的細長結構快速傳遞。在軸突的旋鈕狀末端,每個神經細胞釋放自己的神經遞質,神經遞質擴散穿過狹窄的突觸間隙,並與下一個神經細胞的樹枝狀樹突上的受體結合,從而觸發新的電訊號。每個連續的神經元都將資訊傳遞給它的鄰居,就像接力隊傳遞一桶水一樣。

Susana Martinez-Conde 是紐約州布魯克林州立大學下城健康科學大學的眼科學、神經病學、生理學和藥理學教授。她是 Prisma 獎獲獎作品《心智的詭計》(與 Stephen Macknik 和 Sandra Blakeslee 合著)以及《錯覺冠軍》(與 Stephen Macknik 合著)的作者。

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Stephen L. Macknik 是紐約州布魯克林州立大學下城醫療中心的眼科學、神經病學、生理學和藥理學教授。他與 Susana Martinez-Conde 和 Sandra Blakeslee 合著了 Prisma 獎獲獎作品《心智的詭計》。他們的即將出版的書籍《錯覺冠軍》將由大眾科學/法拉爾、斯特勞斯和吉魯出版社出版。

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SA 特刊 第 25 卷 第 3s 期這篇文章最初以“作為視覺研究的藝術:歐普藝術中的動力錯覺”為標題發表在SA 特刊 第 25 卷 第 3s 期 (), p. 80
doi:10.1038/scientificamericanillusions0816-80
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