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写作|中国科学院神经科学研究所视觉大脑机构研究组

在佛罗里达每年召开的视觉科学年会( vss，visual science society )上，被评价为当时最好的10种视觉错觉。 多个视觉科学研究者、神经科学爱好者、平面设计艺术家蜂拥而至，热闹非凡。

俗话说“眼睛是心灵的窗户”。 人们常说，用来看眼睛看到的东西，表达事物和事件的，只有亲眼看到才相信这是真的。 但是，长期流传在网络和报纸上的模式，可以像渡海一样欺骗眼睛，感觉自己变傻了。 即使知道其中的玄机，怎么也说服不了自己的眼睛，这就是视觉错觉。

让我们看看一些美好的视觉错觉。

在图1所示的棋盘眼睛亮度的错觉中，a、b两个区域的亮度实际上是相同的，但是如果把它们放在不同的图形环境下，人类会根据视觉经验感受到不同的亮度。 同样明亮的物体出现在阴影中时，我们感觉它更明亮，在明亮的环境中，我们感觉它更暗。

我们的眼睛出问题了吗？

首先简单介绍一下我们的视觉系统。 如图6所示，我们的视觉系统由露出在外面的眼睛、视神经和视觉皮质构成。 我们的眼睛是外部图像进入视觉系统的第一个环节，光学信号通过视网膜转换成电信号，通过视神经输送到视觉野的神经元海里。 眼睛是比现在世界上任何数码相机性能都好的全自动焦点摄像图像获取系统。 眼睛小损伤也引起严重的视力问题，以近视眼、老花眼最常见。 有些疾病类似于视错觉。 例如，有人因玻璃体浑浊而出现“飞蚊症”，也有人因视网膜对应的感光性色素细胞不足而出现“色盲”和“颜色弱”。 这些病理异常严重影响患者的正常生活。

上面这种错觉的模式，最初是由视力正常的人设计的，后来以为得到了这些模式而欺骗了他们的眼睛，引起了广泛的有趣，陆续流传下来。 眼睛出现损伤和发育异常，常引起严重的视觉知觉障碍。 因为在统计学上，我们的眼睛是正常的。 让我们更准确地定义视觉错觉。 人们的主观感觉与图形的物理参数不一致的现象。 这种感觉与实际不符的现象，大部分情况下不会对事主的生活产生不良影响。

大脑缺陷？

我们的眼睛很好，视觉通路也很好，为什么在错觉图形的条件下我们不能真实地感知外部图像呢？ 这是我们视觉皮质进化中出现的洞吗？ 关于这个问题，目前还没有统一的解释。 众所周知，外界图像通过眼睛折射系统投影到视网膜上非常忠实于光学原理。 但是，当外部图像被视网膜转换成电信号进入大脑时，皮质就进一步解读了图像新闻。 这种解读模式在经过亿万年的进化后，必然以最“接地气体”、最“理解”的世界方法进行。

例如，由于红绿对抗神经元的存在，红花在绿叶上映照，红橙色的果实在自然界中占大多数。 我们的大脑有“填补效果”，所以一个身体的身体被部分遮住了。 我们不认为这身体少了一个。 因为大脑中存在着专门用于脸部识别的大脑区域，所以人们对脸部识别很敏感。 自然界的图像在太阳的照射、重力、水流、气流等的影响下总是以特定的形式存在，视觉系统也成为擅长解决这种视觉模式的形式。 错觉的模式是人类精心构思设计的，自然界几乎不存在这样的模式，但我们的视觉系统是进化的产物，第一次遇到这样的模式就以其固有的方法理解，出现“理解偏差”的现象，我们

视觉错觉是好是坏？

视觉错觉图形在自然界的条件下几乎不存在，所以通常也不会影响人们的生活。 因为这种现象没有好坏的属性，只是视觉系统基本动作方法的本能。

视觉错觉现象有什么用？

视觉错觉现象的应用涉及人们的生活、艺术和建筑设计的各个方面。 如果身材肥胖，他可以穿竖条纹的衣服让自己看起来更“瘦”，根据室内设计师的运动错觉效果和空间透视等原理，可以更有室内设计的空间感。 另一位艺术家采用了许多错觉的轮廓图案来给自己的作品带来视觉冲击力。

视觉错觉现象:探索大脑动作基本原理的窗口

我们的大脑在负责身体运动的脑区域、负责听觉的脑区域、负责视觉新闻的脑区域中，他们的基本构成要素都极其类似:神经元。 更惊人的是，不同大脑区域负责的功能差异非常大，但皮质组织结构、层次在外观上高度类似。 因为很多人推测整个大脑都有基本的运行原理。 现在的神经科学研究经常把脑内的神经元作为一个物理要素进行研究，这些物理要素在神经网络中表现的各种性质是现在最引人注目的问题。 现在神经网络新闻解法的估计基本上是按照线性或非线性加法的解法进行的。 各种错觉新闻的“不循常理”模式为研究神经元活动提供了一些新的思路。 其中最有名的研究是发现猕猴大脑中物理上不存在的视错觉轮廓的神经元的制备反应(图9 )。 。 关于产生视错觉轮廓的生理基础，美国范德堡大学的von der heydt等人认为，大脑中存在一点对端点和角反应的细胞，这些细胞的反应总和被整合为更高级的神经元，大脑对该视错觉轮廓空之间的方位的

之后，中国科学院神经科学研究所的王伟实验室发现，猕猴的v4脑区也“能看到”错觉的轮廓，v4脑区的神经元受到v1/v2脑区的输入，因此其感觉野也更大，相当于v1/v2神经元的“上司” 王伟实验室的研究推测，大脑可能有反馈这样的作用机制(在图9b中，来自v1/v2的视觉新闻上升到v4，v4在提取增强接收到的新闻的同时，反馈到v1/v2脑区域。 “是的”。

视觉错觉引起的脑神经机制到底是什么？

2月19日，《神经科学杂志》期刊在网上发表了题为“光流:从现实光流运动向错觉光流运动转变的脑神经机制”的研究论文。 这项研究由中国科学院神经科学研究所、脑科学和智能技术优秀的创新中心、神经科学国家要点实验室和中国科学院灵长类神经生物学要点实验室视觉知觉脑机构研究小组完成。

光流运动( flow motion )的视觉错觉有旋转错觉、收缩和扩张错觉、螺旋运动错觉。 结合心理物理实验和脑功能核磁成像技术，王伟课题组通过与其他课题组的前期合作，首先明确了旋转运动的错觉特征领域的问题，他们对实际旋转运动进行编码的人的内侧头顶区域( mst )也是错觉旋转运动( pan et al ) wang et al ..。)

在此基础上，王伟课题组及其同事进一步探索了真正的光流运动转化为错觉光流运动的脑神经生理机制。 这个新闻转换机制的阐明有助于更好地理解视觉新闻不同层次大脑区域之间的传播过程和从局部到整体视觉新闻整合的加工原理。

当然，仅仅发现编码错觉轮廓的神经元还不够理解和认知视觉系统的基本原理。 现在，人们除了对人类开展心理物理实验、核磁共振扫描研究外，还进行了很多动物生理学实验研究各种错觉现象的更深层次的生理基础，从短期目标出发理解视觉系统的基本原理，从长期出发掌握大脑整体的基本运行规律 错觉为我们提供了窥视大脑奥秘的窗户。

注:这项工作由视觉脑机构王伟课题组博士研究生罗俊翔完成，王伟课题组其他同学和同事也在这项课题研究中发挥了重要意义。 顾勇老师与这个课题的设计共同指导了博士生罗俊翔。 这项事业得到了中国科学院战术性先导科学技术b类专业( xdb32060200 )、上海市市级科学技术重大专业( shzdzx05 )和国家自然科学基金委员会( 31571078、3176133014和31861143032 )的资助。

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