Учени, въоръжени с нов компютърен модел, направиха крачка по-близо до разкриването на умопомрачителните тайни на оптичните илюзии, които подвеждат мозъка да вижда грешни цветове, когато обработва изображения.
„Едновременни контрастни илюзии“ са широка група от измамни илюстрации, които подвеждат хората да мислят, че определени части от изображението са с различни цветове една от друга, докато в действителност те са с един и същи цвят. Ефектът се основава на това, че илюстраторът променя яркостта или цвета на фона, за да промени нашето възприятие на обектите на преден план. Например в изображението по-горе по-малката лента в средата на изображението е с един сив цвят, но изглежда като градиент от различни нюанси, тъй като фонът е по-ярък в единия край и по-тъмен в другия. Друг пример е Илюзия на Munker-Whiteпоказано на изображението по-долу, в което 12 сфери изглеждат червени, лилави и зелени, но всъщност са в същия нюанс на бежовото.
Учените знаят защо тези илюзии работят повече от век, но през цялото това време експертите не успяха да се споразумеят как точно те подмамват мозък. Има две възможни обяснения. Първият е, че илюзията се създава отдолу нагоре, започвайки с невронна активност на ниско ниво, която не изисква предишно излагане на този тип илюзия. Вторият е отгоре надолу, което означава, че изисква по-високи мозъчни функции и възпроизвежда това, което мозъкът ви е научил преди това за яркостта и цвета на светлината с течение на времето.
В ново проучване, публикувано на 15 юни в сп Компютърна биологиядвама изследователи използваха нов компютърен модел, който имитира човешкото зрение, за да се опитат да разрешат дебата веднъж завинаги.
Свързани: Нов вид оптична илюзия подвежда мозъка да вижда ослепителни лъчи
Моделът, известен като „модел с ограничена пространствено-хроматична честотна лента“, използва компютърен код, за да имитира как мрежата от мозъчни клетки или неврони, които първи получават данни от очите, започва да дешифрира изображение, преди тези данни да бъдат изпратени до други, „по-високи -ниво“ региони на мозъка да бъдат напълно обработени. Моделът разделя изображението на секции, измерва яркостта на всяка секция и след това обединява тези оценки в един отчет, който може да бъде изпратен до мозъка, подобно на това, което се случва с човешкото зрение.
Красотата на този модел е, че кодът позволява отделните секции да бъдат обработвани само със същата скорост, с която човешките неврони биха могли да ги оценят, така че моделът е ограничен, за да отговаря на нашите собствени визуални ограничения, съавтор на изследването Джолион Трощанко, визуален еколог в Университета на Ексетър в Обединеното кралство, каза пред Live Science. „Този аспект на модела е особено нов — изглежда никой не е обмислял ефекта, който ограничената честотна лента може да има върху визуалната обработка“, добави той. По-конкретно, новият модел взема предвид колко бързо невроните могат да „стрелят“ или да изстрелят съобщение до други неврони в тяхната мрежа.
Изследователите са използвали своя нов модел за анализ повече от 50 едновременни контрастни илюзии за да видите дали програмата ще идентифицира погрешно определени части от изображенията като различни цветове, както би направил човек. (Не е ясно точно колко едновременни контрастни илюзии съществуват, но вероятно има стотици, отбелязват авторите на доклада.)
По време на тези експерименти моделът постоянно се заблуждаваше да идентифицира грешните цветове, каза Трощанко. „Моят сътрудник [Daniel Osorio] продължаваше да ми изпраща нови илюзии по имейл, казвайки, че не смята, че ще работи с тази“, добави той. „Но за наша изненада и радост, като цяло предсказа илюзията в почти всички случаи.“
Тъй като моделът също е „измамен“ от тези илюзии без еквивалентната сложна процесорна мощност на човешкия мозък, това предполага, че нито визуална обработка от по-висок порядък, нито минали преживявания са необходими, за да работят тези илюзии. Това изглежда потвърждава хипотезата отдолу нагоре, според която само невронната обработка на основно ниво е отговорна за измамата на изображенията, заключават авторите.
„По същество много илюзии, за които преди се смяташе, че разчитат на сложна визуална обработка или поне визуална обработка, която изисква вериги за обратна връзка, всъщност могат да бъдат обяснени с нещо толкова просто като единичен слой от неврони“, каза Troscianko.
Резултатите подкрепят подобни констатации от проучване от 2020 г. в списанието Изследване на зрението. В това проучване деца, които са родени с катаракта, но са претърпели успешно отстраняване на катаракта, са били заблудени от изображенията малко след като са възвърнали зрението си, въпреки че не са имали минали визуални преживявания, които да осигурят контекст за изображенията.