Мы часто забываем о том, что наше зрение отражает не физическую реальность, а то, что мозг думает о ней.
Используя плоские проекции с искажениями и неточностями на периферии – это все, чего можно добиться от сетчатки глаз, – мозг выстраивает яркую и объемную картину. Вдобавок ко всему хитрый мозг самоустраняется из процесса восприятия: создает для нас впечатление, что наблюдаемый мир находится не в голове, а перед глазами и появляется там сам собой, без всякого участия зрительной коры. Но иногда физическая реальность и то, как мы ее воспринимаем, расходятся настолько, что это нельзя не заметить, и тогда мы видим зрительные иллюзии. А иллюзии – это бреши в картине мира, которую рисует наш мозг, и через них можно подглядывать за тем, как он работает. Иллюзии появляются тогда, когда мозг не верит глазам и поправляет то, что мы видим.
Японский ученый Акиоши Китаока, профессор психологии в Университете Рицумейкан (Киото) более тридцати лет изучает восприятие форм, яркости, цвета и движения. В 1991 году получена степень доктора по психологии. Его направление – иллюзии движения, зрительные иллюзии, восприятие геометрических форм, цвета, яркости и других визуальных явлений. Придуманные им оптические иллюзии используются не только в научных целях. Фактически они стали частью мировой культуры. Их закладывали для оформления альбома Леди Гаги «ARTPOP» 2019 года.
Иллюзия движения статичного изображения – результат исследовательской работы психолога (анатомия и физиология зрительного анализатора является предметом исследования психологов, так как сенсорная зрительная система дает 80% информации, идущей к коре головного мозга).
Профессор Китаока является автором периодического издания «Журнал иллюзий» и создателем оптических иллюзий для определения психологического состояния пациента. На рисунках 1 – 5 представлены статичные картинки на 100%, но некоторые из них «движутся», по характеру движения которых можно определить психологическое состояние человека, так как мозг начинает обрабатывать противоречивую информацию, поступающую от двух глаз (на этом построена иллюзия). Интересен тот факт, что при трансформации этих картинок в pdf – формат, движение объектов в них остается неизменным.
По мнению профессора Китаоки при просмотре таких картинок у зрителя может наблюдаться три психологических состояния:
- Читатель видит статичную картинку, – значит он в полном порядке;
- Читатель видит картинку, которая движется медленно, – значит ему необходим отдых: хороший сон и ежедневная прогулка до 20 минут в день, обязательно с беззаботными мыслями;
- Читатель видит картинку, которая движется слишком быстро, то это сигнал, свидетельствующий о том, что организм читателя сильно истощен, и ему необходим длительный отдых.
Таким образом, представленные иллюзии Акиоши Китаока представляют из себя большой объект, состоящий из многих малых. Изменение угла зрения обеспечивается с помощью центрального и периферического зрения. Чтобы рассмотреть наиболее мелкие детали, необходимо, чтобы изображение попало на желтое пятно в центральной ямке сетчатки глаза, объект в общем же воспринимается периферическим зрением.
Для мозга глаза – единственный источник зрительной информации, и тем не менее он считает, что ему виднее. Почему же так происходит? Собственно, это как раз то, о чем нам могут рассказать зрительные иллюзии. И стоит признать, что у мозга есть веские причины «вносить корректировки».
Ниже представлен список важных суждений, почему мозг не верит глазам:
- Сетчатка плоская, а мир объемный. Из трех измерений на остаются только ширина и высота, а глубина мира схлопывается. В общем случае восстановить трехмерную реальность по двухмерному изображению нельзя: любой плоской фигуре, попадающей на сетчатку, может соответствовать бесконечное множество форм в трехмерном мире. Например, шары, эллипсы, цилиндры и конусы самых разных размеров могут выглядеть на сетчатке как одно круглое пятно.
Если дорисовать к линии еще несколько под разными углами, мозг использует эту дополнительную информацию, чтобы добавить в картину глубину, а затем применяет ее, чтобы сделать вывод о размерах объектов и длине отдельных линий.
- Мы можем построить множество догадок о том, что сейчас перед нами, но мир вокруг один-единственный – проще говоря однозначный. Если хороших вариантов несколько, мы можем переключиться между ними, но не воспринимать их одновременно.
- Мозг умный. Когда ему приходится выстраивать трехмерное пространство по двухмерным изображениям, он использует накопленный опыт, чтобы выбрать самый вероятный вариант. Мозг ставит на вариант, который чаще всего выглядит на плоскости так, как мы видим сейчас. Скажем, тонкая прямая полоска на картинке – это, скорее всего спичка, а не монета, потому как спичка выглядит как полоска со многих ракурсов, а монетка чаще – как эллипс или круг. Прямые углы встречаются часто, а острые и тупые редко.
Комната Эймса легко обманывает умный опытный мозг (рис. 6, а и б). Это комната с непрямыми углами, где соотношения сторон углов тщательно подобраны, а заглянуть внутри можно через единственное окно. Только отсюда помещение с непрямыми углами выглядит так, как обычная прямоугольная комната. Мозг в этом случае ставит на статистику и проигрывает, однако в реальном мире эта ставка обычно срабатывает: прямоугольных комнат в миллионы раз больше, чем комнат Эймса.
4.Глаз не всегда видит все важные для восприятия детали, и мозгу приходится додумывать недостающее, анализируя контекст. Он дает дополнительную информацию, необходимую для правильного восприятия: скажем, цвет объектов зависит от цвета фона, потому что он помогает оценить освещение внутри сцены. Когда фон малоинформативен и контекста недостаточно, мозг руководствуется тем, что знает о мире, и старается восполнить пробелы в восприятии. Движения обоих глаз содружественно (синхронно), с большой скоростью называются саккадами.
Наверное, самой нашумевшей иллюзией такого типа стала фотография полосатого платья на пересвеченном фоне, которое люди воспринимали или как сине-черное на свету, или как бело-золотое в тени. Этой иллюзии посвящено немало научных статей – ученые пытались понять, почему люди видят платье на фотографии по-разному. Например, оказалось, что совы чаще видят платье сине-черным, а жаворонки – бело-золотым. Вероятнее всего, это связано с тем, какая схема освещения лучше знакома человеку и кажется более вероятной Совы привычнее к электрическому освещению, а жаворонки больше времени проводят на ярком солнце, поэтому они по-разному достраивают предпочтительный контекст для фото с платьем.
5. Наконец, мозг предсказывает будущее. Глаз работает медленно, а мозгу нужно реагировать быстро. Сигналы от глаза поступают в мозг с запаздыванием: мы видим не то, что происходит сейчас, а то, что было 50 – 100 миллисекунд назад. А чтобы вовремя среагировать, нам нужно знать, что случится еще через 100 – 200 миллисекунд. Нервам и мышцам тоже требуется время, чтобы, например, отбить подачу ровно тогда, когда мяч окажется в зоне досягаемости (а информация от глаз еще только обрабатывается в сетчатке).
Если мы видим линии в такой перспективе, как будто стремительно движемся, а горизонт и объекты вдоль нашего пути разбегаются по сторонам, мозг воспринимает происходящее на картинке как движение и корректирует изображение так, как оно будет меняться на ходу. Это отлично срабатывает, когда мы несемся вперед и видимый мир действительно меняется, как и предсказывалось. На статичном рисунке эти исправления выглядят странновато, но мозг автоматически подправляет картинку: ему так привычнее.
Таким образом, мозг, даже с обывательской точки зрения – один из самых интересных и многофункциональных объектов, обеспечивающий адекватное взаимодействие организма с внешней средой, благодаря поступлению внешней информации в нем запускаются каскады формированию способностей.
Материалы собраны и подготовлены, доцентом кафедры электроэнергетики ФГБОУ ВО «ЛГУ им. В. Даля» к.т.н. Парсентьевым О.С.
