本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
紐約—當法國中部的古代居民在拉斯科洞穴的牆壁上繪製奔跑的馬匹時，他們可能不具備文藝復興晚期關於如何描繪透視和三維的理解。但他們確實用簡單的黑色線條，暗示了深度，將遠處的肢體畫在近處的肢體後面。
在世界科學節研討會上，各種科學家和藝術家於6月3日在紐約大學得出結論，這個看似簡單的細節揭示了關於人腦的豐富資訊。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
在現實世界中，線條並不能定義物體。“你找不到周圍有線條的物體，”哈佛大學視覺科學實驗室的帕特里克·卡瓦納夫解釋說，大多數人是透過形狀、顏色、陰影和深度的細微之處來理解周圍環境的。
按照這個標準，線條畫“並不是我們進化出來能夠理解的東西”，他說，但實際上，所有文化中的人，甚至嬰兒和猴子，都能理解簡單的線條畫。基於簡單線條的表示法的有效性“不是被髮明的；而是被藝術家發現的，”他指出。卡瓦納夫稱這一發現是“通往大腦的後門”，科學家可以透過它更多地瞭解大腦如何理解視覺世界：例如，為什麼我們都理解一條直線在一個正方形的邊緣結束，然後在另一側的同一平面上繼續，很可能是在正方形的“後面”——以及為什麼我們的大腦在理清甚至簡單的光學錯覺時也如此困難。
作為一位從事鋼筆畫創作數十年的漫畫家，朱爾斯·費弗意識到“我們看到的常常與實際存在的東西截然不同”，他指出。他稱二維表示法為隱喻，並指出“隱喻通常比真實事物更容易理解。”
對人臉感知的研究表明，人腦和單個神經元都對極端的表示法進行了調整，哈佛醫學院神經生物學教授瑪格麗特·利文斯通解釋說。她的研究表明，人們識別人物漫畫的速度比識別紀錄片照片快得多，這表明工作中的大腦更看重代表性而不是事實性。
經過數千年的簡單線條繪畫——以及數百年的更復雜的基於透視的藝術——許多研究人員和藝術家都在試圖在平面的頁面或螢幕上創造三維體驗。儘管我們體驗到的世界是三維的（這要歸功於我們兩隻眼睛的分離，這產生了兩個不同的視角，以及視覺皮層，它將影像重新組合成一個連貫的景觀），但在藝術和電影中重現這個世界一直具有挑戰性。
將二維影像轉換為大腦實際感知為三維影像（如阿凡達）而不是僅僅推測它（如史前洞穴壁畫）的令人費解的任務，吸引了克里斯托弗·泰勒的想象力，他現在是史密斯-凱特維爾腦成像中心主任。他開發了點陣圖案的演算法，即使不使用特殊眼鏡，這些圖案也似乎從頁面上生長出來，變成三維物體（從而誕生了90年代的魔眼書籍和海報）。雖然這些頁面最初看起來像是隨機的點陣，但它們經過精心分佈，以創造他稱之為“注意力之幕”的東西，它慢慢地呈現為一個三維形狀。在經典的紅藍3D眼鏡的幫助下，他向觀眾展示了視覺處理系統的複雜性，展示了越來越困難的影像，並指出了大多數人在看到物體之前所經歷的滯後時間——如果他們能看到的話。
索尼3D技術中心高階副總裁巴茲·海斯解釋說，生成三維運動影像帶來了一系列非常不同的問題。由於人類透過收集來自每隻眼睛的資訊並在大腦中重新組合來獲得三維感，因此以三維方式拍攝實景電影或電視需要兩個非常仔細放置的攝像頭。然而，攝像頭的距離和角度會影響物體是出現在螢幕前面、螢幕平面上還是屏幕後面——微小的變化可能會產生很大的影響。如果攝像頭距離太遠，場景可能具有景深，但其中的物體會顯得非常小。如果導演在試圖創造無限的錯覺時犯了錯誤，觀眾的眼睛會短暫地發散並變成鬥雞眼——這是一種相當痛苦的體驗，通常在較小的製作監視器上不會注意到，海斯指出。
然而，3D電影和電視的出現讓許多人徒勞地眯起了眼睛。大約10%的人口沒有立體視覺（深度感知），這是由眼睛錯位或聚焦問題造成的，並且在觀看3D電影、藝術甚至通常在物理環境中都難以看到深度。但哈佛大學的利文斯通指出，這似乎對某些職業很有用。
大約3%的普通人群患有眼睛錯位——只要看看一個人的照片就可以診斷出這種情況，正如她透過展示正常眼睛的著名老棒球運動員的照片，然後展示弱視的貝比·魯斯的照片所證明的那樣。魯斯的病情在職業體育界是罕見的，但弱視、斜視和外斜視的患病率在有成就的藝術家中似乎要高得多，她的研究表明。
透過檢查藝術家的照片，利文斯通和她的研究同事發現，安德魯·懷斯、愛德華·霍珀、馬克·夏加爾、賈斯珀·約翰斯、弗蘭克·勞埃德·賴特、羅伯特·勞森伯格、亞歷山大·考爾德和其他人都有眼睛錯位。（透過研究倫勃朗的自畫像和蝕刻版畫，她發現倫勃朗似乎也有嚴重的弱視。）為什麼會出現這種模式？她提出，對世界的三維視覺細節較少的人可能更容易將他們看到的東西轉化為二維頁面——無論是餐館場景的繪畫、移動裝置的草圖還是建築物的平面圖。
儘管視覺皮層的運作方式複雜且在很大程度上仍然神秘——以及為了試圖理解它而進行的所有令人興奮的研究——但許多藝術家在工作時忽略了這些想法和其他關於視覺感知的想法。“當我做這件事的時候，我沒有思考，”費弗指出，他為觀眾快速畫了一幅跳舞的人的鋼筆線條畫。“沒有思考過程。”
