本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
許多讀者詢問了今年比賽中的錯覺在大腦中是如何運作的。以下是每個錯覺的簡要解釋。
第一名頒給了“運動整合釋放”：由美國內華達州里諾大學的馬修·T·哈里森和吉迪恩·P·卡普洛維茨提出的運動感知錯覺。
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被稱為“加博”的正弦波光柵斑點——視覺科學家在實驗室中使用的最喜歡的刺激物——可以以各種配置排列，從而產生戲劇性的運動效果。加博可以在不實際從一個位置移動到另一個位置的情況下漂移。一個靜態的方形看起來在旋轉，筷子似乎在互相撞擊，海浪似乎在滾動：所有這些都沒有發生物理位移。通常，一個給定的運動表面的所有部分都具有單一的連貫的全域性運動。我們的視覺系統透過整合表面邊緣周圍的點發出的區域性運動訊號來確定這種運動。哈里森和卡普洛維茨的錯覺透過使用強烈的區域性運動訊號（每個靜止加博內的漂移）來展示這一原理，這些訊號會欺騙大腦，使其認為整個物體正在移動。在現實世界中，理髮店的旋轉柱也受到相同的錯覺機制的影響：旋轉柱在其軸周圍水平旋轉，但條紋卻錯誤地呈現出垂直移動的樣子。旋轉柱的明顯垂直運動源於與哈里森和卡普洛維茨的發現相同的神經連線。
另請參閱：來自該實驗室和其他實驗室的往屆錯覺大賽作品，例如無限迴歸錯覺（2005）、曲線球錯覺（2009）、和可操縱螺旋（2010），所有這些都使用了漂移光柵來演示全域性和區域性運動訊號之間的相互作用。
第二名頒給了“模糊圓柱錯覺”：由日本明治大學的杉原厚吉提出的透視錯覺。
杉原製作了出色的不可能物體雕塑，這些雕塑從不同的角度看呈現出非常不同的形狀。從任何其他角度來看，這種錯覺都會失敗。科學家將其稱為意外檢視，但它絕非偶然。為了感知這種錯覺，必須精心設計和編排檢視，否則觀眾將看不到“不可能”的雕塑。
另請參閱：模糊圓柱體：一種新型不可能物體。 杉原厚吉。計算機輔助繪圖、設計和製造。2015年9月3日25(3):1.
第三名頒給了“剪影走馬燈”：由新加坡南洋理工大學的克里斯汀·維拉斯提出的運動錯覺。
這種錯覺是對自維多利亞時代以來就一直在欺騙我們感官的早期比喻的致敬。與傳統走馬燈中，圓柱體內的旋轉物體透過圓柱體中的移動狹縫觀看不同，維拉斯顛倒了結構，使狹縫在剪裁影像後面閃爍，從而使它們動畫化。有趣的是，動畫仍然似乎發生在空的狹縫圓柱體內部，從而創造了移動輪廓的錯覺。每個剪裁影像都附在一根棍子上，並放置在狹縫圓柱體的外部。狹縫圓柱體的內部是白色的。由此產生的動畫影像僅存在於我們的大腦中。這種錯覺不僅可以幫助我們更好地理解我們的大腦如何感知運動，還可以說明影像的印象可以在任意深度建立，而無需使用投影或數字技術。它是可以被描述為皮影戲和由內而外走馬燈的獨特組合，使觀看者可以看到移動的輪廓。光學、物理學、神經科學和立體鏡領域在這個發明中融為一體。維拉斯說，她一直對走馬燈很著迷，並且一直致力於嘗試設計一種將皮影戲與走馬燈結合起來的新方法，這時她夢到了另一種構建裝置的方式。結果令人興奮和驚訝。
另請參閱：維多利亞時代的戲劇。S·馬丁內斯-康德，S·麥克尼克。《大眾科學心靈》。2015年。
我已在下面描述了剩餘的前10名決賽入圍者，排名不分先後：
“視覺中的明暗”是美國紐約州立大學的何塞·曼努埃爾·阿隆索提出的亮度錯覺
這是一項關於視覺系統如何差異化處理有關光（在黑暗背景下）與黑暗（在明亮背景下）的資訊，以及如何將這兩種型別的資訊用於不同感知目的的研究。如果我們把一張人臉的圖片分成僅有的暗畫素和僅有的亮畫素，我們會發現暗半部分圖片中眼睛的“白色”與亮半部分圖片中“暗”嘴唇的亮度相同，儘管嘴唇看起來比眼睛暗得多。這種強烈的對比錯覺發生在任何使用標準數碼相機拍攝並以這種方式處理的人臉或視覺場景中。請注意，清晰的暗影像似乎包含人臉的大部分細節，而明亮的影像似乎具有相對較高的對比度：彷彿兩種不同的視覺對比極性在視覺中具有不同的作用。阿隆索在為美國國立衛生研究院撰寫撥款申請書並思考如何說明大腦中ON和OFF視覺通路（專門用於看光與暗）的功能時提出了這個演示。當他建立人臉的兩個版本時，他注意到明亮半部分影像與暗半部分影像相比，反而顯得更暗，反之亦然。他感到困惑，便測量了兩個影像的物理亮度，以確保沒有犯錯。最終，他意識到他發現了一種強大的亮度錯覺，這種錯覺現在可以幫助我們理解視覺系統如何處理暗與光。
另請參閱： 初級視覺皮層中感覺圖地形的基礎原理。 J·克雷姆科夫，J·金，Y·王，JM·阿隆索。 自然 533, 52-57, doi:10.1038/nature17936。 神經元非線性解釋了深色比淺色具有更大的視覺空間解析度。 J·克雷姆科夫，J·金，SJ·康班，Y·王，R·拉什加里，X·李，M·詹森，Q·扎伊迪，JM·阿隆索。 美國國家科學院院刊（美國）。2014年。
“手肘上的新錯覺”是瑞士蘇黎世大學醫院的彼得·布魯格和雷貝卡·邁爾提出的觸覺錯覺。
讓你的朋友閉上眼睛，用你的手指沿著他的前臂內側，從手腕緩慢移動到手肘，他或她會錯誤地報告說你在到達肘彎之前就已經到達了。這種錯覺性的預期可能基於我們通常快得多的觸覺速度經驗，並使我們相信我們在尚未到達的身體部位感受到了觸控。專門用於慢速運動的皮膚受體的神經特徵也可能導致預期錯誤。與之前描述的錯覺一樣，手肘彎處的錯覺在非慣用臂上更大。女性表現出的錯覺小於男性，證實了她們據報道具有更強的皮膚敏感性。這種錯覺可能依賴於兩個因素之間的相互作用，一個因素是心理因素，以“自上而下”的方式影響觸覺感知，另一個因素是“自下而上”的神經生理機制。心理因素基於我們日常生活中皮膚上的運動體驗，這種體驗大多比手肘遊戲中體驗到的快。這使我們預期身體部位在運動方向上的觸控。神經生理因素特別包括皮膚機械感受器的長時間後放電，這可能會導致皮膚上慢速運動軌跡的主觀擴大。作者從布魯格的女兒那裡瞭解到了這種錯覺，她和其他孩子在操場上玩這個遊戲。
另請參閱： 手肘上的新錯覺。 P·布魯格，R·邁爾。感知，2015，44:219–221。doi:10.1068/p7910
“縮小的手指錯覺”是比利時魯汶大學的韋比約恩·埃克羅爾、比爾格·賽伊姆、露絲·範德霍倫和約翰·瓦格曼斯提出的視覺-觸覺錯覺
你可以透過將手指放入一個切成兩半的乒乓球中，使你的手指感覺比實際短。從正上方直接看你的手指，指尖向上伸向你的眼睛。然後，將切成兩半的乒乓球放在你的手指頂部，使你的指尖隱藏在半球內部。現在，當你從上方看切成兩半的乒乓球時，它看起來會像一個完整的球。但是你的手指呢？它感覺更短了，好像是為看不見的幻覺球的另一半騰出空間！縮小的手指錯覺表明，我們對物體隱藏的背面的體驗對我們來說是“真實的”，因為它們可以以戲劇性甚至幾乎離奇的方式影響我們自己身體的體驗——即使我們知道事實並非如此。由此，我們可以得出結論，我們對事物隱藏的背面的體驗不僅是我們有意識思考的產物，而且還是由感知機制自動構建的，這些機制不受有意識知識的影響。當你觀察周圍的世界時，它很少會像一個空洞的立面那樣出現，儘管你無法知道它不是這樣，而且大腦顯然會透過得出物體是3D固體的結論來消除這些可能性。縮小的手指錯覺表明，這種感知捷徑延伸到了視覺以外的其他感覺方式。創造者在對魔術師進行研究時發現了這種錯覺。他們特別研究了一種被稱為“倍增球”的魔術，在這種魔術中，魔術師會使用一個像這種錯覺中使用的那樣的半球來欺騙觀眾。
“遙控器”是美國大學的亞瑟·G·夏皮羅提出的感知交替錯覺
兩個物理上完全相同的矩形條，它們的明暗程度同步交替，但在某些條件下看起來卻像是交替閃爍。 閃爍（交替）或閃動（條同步）的外觀可以透過放置在調製條附近的矩形來控制：當矩形遠離或相鄰於條時，條會閃動；但當條和矩形之間存在間隙時，條會閃爍。 這種效果非常顯著，因為它會從閃爍突然變為閃動，反之亦然，而且這種變化可以在大距離範圍內發生。“遠端控制”可能看起來像標準的亮度錯覺，但實際上並非如此！在標準的亮度錯覺中，兩個相同的測試色塊看起來彼此不同，而在“遠端控制”中，兩個相同的色塊會相對於彼此產生錯覺性的調製。 “遠端控制”錯覺的關鍵在於對比度。當條都亮時，一個條相對於其背景具有高對比度，而另一個條相對於其背景具有低對比度。當條都暗時，對比度關係會反轉。
重點是視覺系統將對比度與顏色的外觀分開表示。也就是說，條和背景之間的差異與條的顏色對我們的感知同樣重要。Shapiro 根據他關於大腦亮度感知的理論工作預測了這種錯覺。
“戴爾斯曼歌手錯覺”是由英國桑德蘭大學的 Mike Pickard 和 Gurpreet Singh 製作的運動錯覺。
錯覺中的移動字母實際上在螢幕上是完全靜止的！所有變化都發生在每個字母的填充中間部分。邊緣的這種交替對比度變化仍然會產生運動感。隨著亮度交替迴圈，它有時會與背景匹配並暫時變得模糊，而在週期的其他點，表觀對比度會反轉，就好像字母的陰影在移動一樣。Pickard 和 Singh 的錯覺表明，在某些情況下，我們無法確定物體的位置，也無法確定它們是否在移動。兩位錯覺創造者都是學者，他們的興趣在於將視覺科學知識與設計實踐聯絡起來，這個過程被稱為視覺引導設計。他們使用多媒體軟體來檢查和測試錯覺現象，然後將其應用於設計實踐中的創意概念。“戴爾斯曼歌手錯覺”融合了多種視覺因素，這些因素共同作用以產生最大的錯覺效果。
“困在氣泡中”是由比利時魯汶大學的 Mark Vergeer、Stuart Anstis 和荷蘭奈梅亨拉德堡大學的 Rob van Lier 以及美國加利福尼亞大學聖地亞哥分校製作的顏色適應填充錯覺。
在這個錯覺中，你會看到螢幕上實際上不存在的顏色。彩色靶心的影像與包含不同大小灰度靶心圓圈（氣泡）的影像交替出現。儘管氣泡是無色的，但它們看起來是有色的。這些錯覺顏色是之前靶心顏色的後像。有趣的是，填充每個氣泡的顏色會發生變化，具體取決於氣泡的大小。一個彩色影像會導致多個完全不同的後像，並且每個氣泡都會“捕獲”與氣泡大小匹配的靶心顏色的後像。當你的大腦在同一位置長時間面對相同的顏色時，它對這種顏色的敏感度會降低：這被稱為顏色適應。因此，如果你盯著一個彩色影像，然後直接看一個白色螢幕（或牆壁），你將感知到與初始（適應）影像中顏色相反的顏色：顏色後像。後像的一個特性是，當適應顏色的輪廓與彩色影像之後呈現的無色影像的輪廓匹配時，它們會變得更強更突出。在 Vergeer、Anstis 和 van Lier 建立的錯覺中，你會看到與每個氣泡輪廓匹配的靶心顏色的後像，它會因氣泡的大小而異。你的大腦使用輪廓來加強你的顏色體驗。作者多年來一直在研究顏色和輪廓之間相互作用的視覺科學基礎。“困在氣泡中”是他們的合作所揭示的一些感知原則的產物。
“米爾錯覺”是由比利時魯汶大學的 Sylvia Wenmackers 製作的模稜兩可的透視錯覺。
由於這種錯覺涉及風車，作者將其稱為米爾錯覺，或“Millusion”。當我們觀看風車時，在只能看到它們的輪廓的情況下（例如，由於霧），就會發生“米爾錯覺”。在白天沒有霧的情況下，陰影和光線有助於我們確定每個風車的葉片是在渦輪機的前面還是後面旋轉，因此不會發生錯覺。然而，當我們只看到輪廓時，我們缺乏強烈的深度資訊，可能會將風車解釋為指向錯誤的方向。作者在晚上開車經過一個風力發電場時體驗到了這種錯覺。一個渦輪機看起來與其他渦輪機相比“方向錯誤”。當她當晚回到家時，她已經弄清楚了發生的事情：她的感知是錯誤的，而不是風車的方向。她後來請了一位科學插畫家 Pieter Torrez (Scigrades) 幫助她製作了錯覺的動畫。
另請參閱：
一篇關於錯覺的專欄（帶有動畫的靜止畫面），使用荷蘭語，發表在科普雜誌 (Eos) 和 2016 年 3 月他們的線上入口網站上 (連結)。
提供機器翻譯，可以讓你大致瞭解內容 (連結)。