视错觉的大脑机制被破解，大脑是如何被眼睛欺骗的

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

我们的眼睛为什么会被视觉错觉图欺骗？新研究显示，这不是大脑处理能力的问题，而是视觉系统的"硬件"问题。

文 | 托马斯・林（Thomas Ling）

译 | 麦李

编辑 | 闻静

原文刊载于《科学焦点》2023.09 期

视觉错觉图所制造的错觉就是你的眼睛被欺骗了。尽管看起来，图片中央的长条形的左端比右端颜色更浅，但其实它的颜色是均一的，产生视觉错觉的原因是图片中背景颜色在变化。

我们眼睛的结构具有局限性

长期以来，像上面这样的视觉错觉一直吸引着我们。人们都在思考为什么这些图片可以轻易地让我们出现错觉。

近日，英国埃克塞特大学的一项突破性研究似乎解开了这个谜团：高对比度的颜色差异之所以会造成视觉错觉，是因为我们眼睛的结构具有局限性，而不是因为更复杂的涉及环境和先验知识的思维过程。相关研究以论文的形式发表在《公共科学图书馆・计算生物学》（PLOS Computational Biology）上。

简单来说，这项研究提出的观点就是，被视觉错觉图欺骗，不是大脑处理能力的问题，而是视觉系统的"硬件"问题。

"这个说法让人们回想起长期以来，其他许多关于视觉错觉机制的假设。"论文的作者之一乔利恩・特罗西安科（Jolyon Troscianko）博士说。

根据先前的研究，我们知道，眼睛和大脑的交流依赖于可以传递信息的神经细胞。然而，正如特罗西安科提到的那样，"神经细胞传递信息的速度是有限的，之前的研究没有考虑到这个限制可能会影响我们对颜色的感知能力"。

视觉神经是一条速度有限的"宽带"

在这项研究中，科学家创建了一个计算机模型，以模仿人眼类似于"有限带宽"的特征 -- 传递信息的速度有限，并复制眼睛感知视觉信息的方式。结果显示，当这个模型在分析视觉错觉图时，这个模型会被高对比度的颜色差异所欺骗，从而导致模型对图像产生了错误的认知。

"在识别颜色对比度方面，视觉神经相当于一条速度有限的'宽带'。我们的模型展示了神经细胞是如何相互传递信息的，以便让我们看出强烈的颜色对比。而在传递过程中，信息会被'压缩'-- 压缩可能会形成误差，并进一步导致视觉错觉。"特罗西安科说。

科学家表示，这个模拟实验显示了在处理一系列颜色的细微变化时，不同的神经细胞具有不同的调节机制。"例如，一些神经细胞对中等大小范围内的灰色区域非常敏感，但很容易被强烈的颜色对比所欺骗，"特罗西安科说。

"与此同时，还有一些负责更大或更小尺度视觉范围的神经细胞，它们对强烈的颜色对比不太敏感，但是它们可以识别出柔和的颜色对比，从而让我们感受到明显的黑白差异。"

其他动物视觉神经细胞传递信息的机制可能与人类有区别，因此，在未来，科学家们希望利用计算机模型来探索更多类型的颜色感知能力。