32种视觉错觉以及它们欺骗大脑的原因

   日期:2024-08-16     来源:本站    作者:admin    浏览:136    

  

  

  视错觉会在你的大脑中发挥作用,让你看到不存在的东西,从在页面上旋转的静态图像到即使你移开视线也能留在你身边的图像。科学上,研究人员利用视错觉来深入了解人类如何看待和处理视觉信息,尽管其中许多背后的机制仍然是一个谜。

  这个榜单是基于《韦氏词典》对视错觉的定义,视错觉是“呈现在视觉上的误导性图像”。然而,一些研究人员认为,“视错觉”一词应该只用于由光与物质相互作用引起的物理现象,而纯粹由大脑引起的错觉在技术上是“视觉错觉”。

  警告:其中一些图像可能会导致头晕。对光线敏感的人也要小心。

  闪烁星暴错觉欺骗我们看到明亮的光线。这个错觉是由同心多边形组成的,形成了一系列花环状的图案。如果这种错觉起作用,你会看到明亮的光线穿过每个花环外峰之间的交叉点。我们的大脑在这些交叉点上感知到明亮的点,因为它们是花环中最薄的部分,然后它发明了光线来连接这些点。

  研究人员在2021年发表在《i-Perception》杂志上的一项研究中揭示了闪烁星爆。该研究的合著者迈克尔·卡洛维奇(Michael Karlovich)是一位具有神经科学背景的视觉艺术家,他在2019年为他的公司Recursia设计标志时创造了这种错觉。

  你看到的是一个年轻的女人还是一个年长的女人?这张模棱两可的图片描绘了一个年轻女子从右肩看过去,而一个年长的女子要么直视前方,要么向下看——有几个不同的版本。这个设计最初出现在1888年的一张德国明信片上,后来被漫画家威廉·伊利·希尔改编成一幅名为《我的妻子和我的岳母》的作品。

  2018年发表在《科学报告》杂志上的一项研究发现,你对哪个女人的看法与你的年龄有关,这表明年轻人倾向于看到年轻的女人,而老年人倾向于看到年长的女人。然而,2021年发表在《科学报告》杂志上的一项研究发现,年龄和感知之间没有关系;相反,他们发现人们用自己的年龄作为“尺度”来评估人物的年龄,而不管他们看到的是谁。

  看看赫尔曼网格错觉,你的大脑可能会在白色网格线的交叉处创造出一些并不存在的黑色斑点。根据《牛津参考》,生理学家Ludimar Hermann在1870年首次记录了这种错觉。

  研究人员仍在破译赫尔曼网格工作背后的确切机制,但它可能与视网膜神经节细胞的反应有关,视网膜神经节细胞接收和传递进入眼睛的信息。根据匹兹堡大学罗斯实验室的研究,神经节细胞受到光的刺激,网格的交叉点呈现黑暗,因为在这些点上的净兴奋性刺激比沿着线的少。

  五彩纸屑球体是一种错觉,它欺骗人类的大脑,使其看到不同颜色的球体,而实际上,这些球体都是同样的米色。我们的视觉对形状的感知比颜色更细致,在这种情况下,条纹的颜色渗透到我们对球体的感知中。具体来说,是穿过球体的条纹干扰了我们对它们背后颜色的感知。仔细观察,你会发现每个球的前景条纹与后面的球的阴影相对应。当前景的条纹被移除或推到背景时,我们看到的是米黄色的球体的真实颜色。

  曲率盲错觉展示了人类如何将波浪线视为有角的之字形。在上面的图片中,所有的线条都是相同的波浪形状,但其中一半在灰色部分看起来是曲折的。日本中京大学的心理学教授Kohske Takahashi在2017年发表在《i-Perception》杂志上的一项研究中记录了这种错觉。Takahashi认为,大脑有一个单独的机制来识别弯曲和有角的形状,当它们在曲率失明错觉中竞争时,对角度的感知可能优先考虑。

  你看到鸭子或兔子了吗?上面这张模棱两可的图片兼具这两种特征。这些动物有相同的特征,但根据你看到的是哪一种,你会在每种图案的左边看到鸭嘴或兔子耳朵。我们的大脑只从一些线索中解读信息,所以我们不会同时看到两种动物。即使有两张这样的图片并排在一起,人类也经常需要额外的背景才能看到每只动物中的一张。

  Hering错觉的特点是两条笔直的垂直线看起来弯曲。这是一种几何光学错觉。据《牛津参考》报道,德国生理学家埃瓦尔德·赫林在1861年首次报道了这种错觉。对于两条平行线看起来向外弯曲的原因,赫林的解释是,我们的大脑高估了红线和辐射蓝线交点的角度。

  当我们看到这样的图像时,我们的大脑也可能试图在视觉上预测未来,因为在光线到达视网膜和我们的大脑感知光线之间存在滞后。在这种情况下,这些线汇聚在辐条中心的一个消失点上,这让我们的大脑认为我们在向前移动,所以他们试图预测接下来会发生什么。

  旋转蛇错觉是一种运动错觉,在这种错觉中,我们感知到没有发生的运动。上图中的一切都是静态的,然而重叠的圆形物体似乎在旋转。如果你盯着图像中的任何特定点,效果就会停止。2005年发表在《视觉杂志》(Journal of Vision)上的一项研究表明,大多数人的视觉系统在静态的、重复的、不对称的图案中推断出运动的存在,因为这种设计调用了一种通常在物体运动时发生的神经活动模式。

  在Checker阴影错觉中,两个被标记的方块都是相同的灰色阴影,但错觉使我们的大脑将它们视为不同的阴影。麻省理工学院(MIT)视觉科学教授爱德华·阿德尔森(Edward Adelson)创造了这种错觉。标记为“A”的正方形看起来更暗,因为它被较亮的正方形包围着,而标记为“B”的正方形看起来更亮,因为它被较暗的正方形包围着。阴影的错觉也增加了这种效果。

  视觉系统的工作是将图像中的信息分解成有意义的成分,以感知我们所看到的物体的本质。根据麻省理工学院感知科学小组的网站,虽然它通常能很好地完成这项工作,但它并不是特别擅长作为一个物理测光表。

  闪烁的网格错觉使大脑感知到网格线相交处的白色圆圈内的黑点。这些斑点可以快速地在我们的周边视觉中闪现,尤其是随着眼球的运动,有些人可能会觉得很难长时间地看着这些幻觉。这种错觉是对赫尔曼网格错觉的改进,后者也会导致黑点出现在较亮线的交叉处,尽管闪烁的网格错觉更加引人注目。如果你试着直视其中一个感知到的黑点,那么它就会消失。

  你看到的是两张脸还是一个花瓶?鲁宾的花瓶,或鲁宾的脸,描绘了两者,因为两张相同的脸的侧面轮廓与花瓶的轮廓相匹配——有时是烛台。像鲁宾的花瓶这样的幻觉被称为模糊图像,因为它们是模糊的。

  研究人员仍在争论鲁宾的花瓶是如何工作的。根据错觉指数(The Illusions Index)——苏格兰格拉斯哥大学(University of Glasgow)支持的错觉在线数据库——的说法,争论的焦点包括,当我们看到人脸和花瓶之间的切换时,我们对人物的视觉体验是否发生了变化,或者这种体验是否没有改变,而是一种信念、判断或其他心理过程在经历后发生了变化。

  橡皮铅笔错觉是课堂上的经典。拿起一支铅笔,用拇指和食指摇晃它。如果你的角度和动作恰到好处,那么坚硬的铅笔就会在你眼前变成橡胶。当然,铅笔仍然是刚性的,但你的大脑无法跟上它的运动。

  人类大脑处理眼睛看到的信息,但我们从眼睛中的视杆细胞和视锥细胞接收到的每个信号都像一张照片。大脑将这些图像连接在一起,使它们看起来平滑,但并不完美。人类每秒只能处理50到1000个单独的帧,所以我们只能得到正在发生的事情的概要。

  不可能的立方体有不同的版本,但它们都是我们无法物理创造的几何形状。这些立方体给人一种真实形状的错觉,但总是至少有一条线在另一条线的前面和后面延伸到一个角落——这是你可以在二维空间中设计的,但不能在三维空间中构建的。根据the Illusions Index,荷兰平面艺术家Maurits Cornelis Escher创造了第一个不可能的立方体,作为他的Belvedere艺术作品的一部分,该作品还展示了其他不可能的人物。

  外围漂移错觉是一种异常运动错觉,它给人一种静态图像像视频一样移动的错觉。看看上面的图片,你可能会看到页面上的圆点像漂浮在水面上一样旋转。然而,如果你专注于任何特定的点,那么感知运动的效果应该停止。这种错觉依赖于眼球运动,圆点在周围旋转。

  咖啡墙错觉的特点是一堵方格的“墙”,上面的水平线似乎向不同的方向弯曲。但实际上,水平线实际上是直的,并且彼此平行。研究人员还不确定为什么这种错觉如此有效,但根据错觉指数,它似乎与视觉皮层中编码方向的神经元之间的相互作用有关。

  咖啡馆墙壁错觉这个名字来自英国布里斯托尔大学的研究人员,他们在20世纪70年代记录了咖啡馆墙壁的影响。据《牛津参考资料》报道,这是一种

  nsterberg错觉,以心理学家雨果·

  nsterberg的名字命名,他在19世纪末首次记录了这种错觉。

  看看上面的Kanizsa广场,你可能会在图像中央看到一个巨大的白色广场。方块其实并不存在,但你的大脑通过填充四个类似吃豆人的形状之间的空隙来感知它的存在。这种错觉的另一个版本,被称为Kanizsa三角形,也有同样的效果。据《牛津参考》报道,正方形和三角形是以意大利心理学家加埃塔诺·卡尼萨的名字命名的,他在20世纪发现了这两个概念。

  特罗克斯勒效应,或特罗克斯勒褪色,是一种消失的视觉错觉,当你看着它们时,图像开始消失。试着盯着上面图片的中心看20秒。如果效果有效,你应该看到周围的颜色开始褪为白色。

  瑞士医生、博学多才伊格纳兹·保罗·维塔·特罗克斯勒在19世纪初发现了特罗克斯勒效应。特罗克斯勒假设,当一个人长时间专注于一个不变的刺激时,他的周边视觉中的细节就会开始褪色。这可能是因为我们的大脑非常善于适应新的刺激,以至于它们开始忽略不必要的信息。

  一些雄性天堂鸟的羽毛是如此的黑暗,以至于它产生了一种“黑洞”的视觉错觉。它们的羽毛太黑了,我们无法看到细节,所以它们看起来像一个单一的黑色斑点。2018年发表在《自然通讯》杂志上的一项研究发现,这些超黑鸟的羽毛在微观层面上与普通黑色羽毛的形状不同,特别容易散射和重新吸收光线。超黑天堂鸟属于天堂鸟科,生活在印度尼西亚、巴布亚新几内亚和澳大利亚。

  当你不再看后像时,后像会留在你的视觉中。试着盯着上面的例子看30秒,然后看一个白色的背景。如果幻觉对你有效,那么你会看到美国国旗的正常颜色。这是一个负后像的例子,它使颜色反转。

  后像错觉之所以产生,是因为如果我们长时间盯着一种颜色看,我们眼睛视网膜上的颜色感受器就会疲劳,停止正常工作。根据华盛顿大学的研究,当这种情况发生时,从颜色受体接收的信息是不平衡的,你会看到不同的颜色。然而,我们的眼睛很快恢复,所以你的视力应该在几秒钟后恢复正常。

  你在混合图像错觉中看到的变化取决于你离图像有多远。上面的例子结合了玛丽莲·梦露和阿尔伯特·爱因斯坦的照片。大多数人如果近距离看,会在上面的图片中看到阿尔伯特·爱因斯坦,如果从远处看,会看到玛丽莲·梦露。如果增大或减小图像的大小,也会得到相同的效果。

  上面的例子来自麻省理工学院的认知和计算机科学家Aude Oliva和她的同事们的工作,他们创造了许多不同的爱因斯坦混合图像。每个设计都包括一个高分辨率图像和一个低分辨率图像堆叠在一起。近距离看,我们的大脑专注于高分辨率图像的细节,而从远处看,我们看到的是低分辨率图像的大致轮廓。

  在这个强迫透视的例子中,一个女人似乎触摸了灯塔的屋顶,好像这个女人是一个巨人,或者灯塔很小。实际上,这个女人离镜头更近了,而灯塔在后面很远的地方。强迫透视会欺骗我们的大脑,使其感知到物体比实际距离更近或更远,以及比实际尺寸更小或更大。

  在这张图片中,横条的颜色一直都是相同的灰色,但是背景让我们的眼睛感觉到左边亮一些,右边暗一些。这是同时对比错觉的一个例子,它欺骗我们的大脑看到不同的颜色,而实际上,只有一种颜色。图像背景的亮度或颜色会改变我们对前景颜色的看法。

  2023年发表在《公共科学图书馆计算生物学》杂志上的一项研究使用了一个计算机模型来模拟人类大脑如何从像灰色条形图这样的图像中破译信息。他们的研究结果表明,大脑不需要复杂的视觉处理或过去的经历来产生错觉。

  你看到上图中的白色圆圈了吗?圆圈并不在那里,但是你的大脑填补了线条即将相交的空白,并感知到明亮的圆圈。根据错觉指数,人脑填补这种盲点背后的生理机制尚不清楚。这是爱伦斯坦错觉的一个例子。德国心理学家沃尔特·爱伦斯坦在20世纪引入了这种类型的错觉,因此得名。

  2018年发表在《科学》杂志上的一项研究发现,人们对颜色的感知会根据他们的经历而改变。研究人员向大学生展示了一系列蓝色和紫色的圆点。起初,蓝点和紫色点的数量相等,参与者正确地识别出这两种颜色。然而,当研究小组将蓝点的数量减少到很少的程度时,参与者继续感知到蓝点,错误地认为一些紫色的点是蓝色的。该研究的参与者已经开始根据他们之前的经验扩大他们对颜色的定义,这一过程被称为“流行诱发的概念变化”。

  “膨胀洞”图像是一种虚幻的膨胀洞,它给人的印象是图像的黑暗部分正在膨胀。在现实中,图像是静态的,运动是一种错觉。研究人员认为,之所以会产生这种效果,是因为图像让我们的大脑误以为我们进入了一个黑暗的空间,所以我们感觉到一种不存在的亮度变化。从本质上讲,发生的事情是,大脑中预测光线变化的自然反应被错觉劫持了——这并不适用于所有人。

  看看上面的朝日错觉亮度,你可能会认为中心的白色看起来比图像周围的白色更亮。然而,整个图像的白色实际上是相同的。

  根据2022年发表在《人类神经科学前沿》杂志上的一项研究,像这样的亮度错觉在几何上与被云层或植物叶子遮挡的阳光眩光形成的梯度相似。明亮的朝日错觉是日本立命馆大学(Ritsumeikan University)心理学教授北冈明吉(Akiyoshi Kitaoka)创造的众多错觉之一。

  哪条线更长?在这个

  勒-莱尔错觉的例子中,上面的线看起来比下面的线长,但它们的长度完全相同。线条末端的箭头和箭头尾的存在改变了我们感知长度的方式。箭头使这条线看起来更小,箭头尾部使这条线看起来更长。研究人员仍在争论这种简单的视觉错觉是如何欺骗我们的大脑的,但它可能源于我们的视觉系统处理信息的方式。据《牛津参考》报道,这种错觉是以德国心理学家和社会学家弗朗茨·卡尔·米勒-莱尔的名字命名的,他在1889年发现了这种错觉。

  左边立方体顶部显示为黄色的瓷砖实际上与右边立方体顶部显示为蓝色的瓷砖是相同的灰色阴影-你可能必须放大或裁剪图像才能看到灰色。这是同时对比错觉的一个例子,并展示了背景光的变化如何使我们的大脑以不同的方式感知相同的颜色。根据2023年发表在《公共科学图书馆计算生物学》杂志上的一项研究,大脑不需要复杂的视觉处理或过去的经历就能产生错觉。

  霓虹灯颜色扩散错觉是一种图案,其中一些线条的颜色与其他线条不同,我们的大脑将其视为固体形状。看看上面的图片,你可能会在图案中看到一个明亮的石灰绿色圆圈。目前还不完全清楚为什么我们的大脑会填补空白,从而在像这样的错觉中创造出一个形状的轮廓。

  2024年发表在《自然通讯》杂志上的一项研究发现,这种错觉在老鼠身上起作用,所谓的V1神经元在这个过程中起着关键作用,V2神经元提供反馈。V1处理图像的基本特征,而V2处理更复杂的细节,并从我们的记忆中提取数据。这种错觉可能起作用,因为来自V2的输入扭曲了我们的感知,填充了形状,因为这是大脑“期望”看到的,尽管线条是断开的。

  看看“星球大战”的卷轴错觉,你会看到两个文本卷轴——类似于“星球大战”电影开头的卷轴。在这个错觉中,这些卷轴似乎以不同的角度相互远离,但它们实际上是彼此的精确副本,具有相同的尺寸。华盛顿特区美利坚大学的心理学教授亚瑟·夏皮罗(Arthur Shapiro)在2015年发表在《i-Perception》杂志上的一项研究中首次描述了这种效应。

  在夏皮罗所说的“画面平面”和透视解释(我们如何看待图像)之间存在冲突。“画面平面”是指用看不见的边界线定义文本的边界。在这种情况下,我们看到滚动文本正在向屏幕顶部的消失点移动,这些消失点看起来并不平行。

  上图中的灰色条形图可能看起来左边偏暗,右边偏浅,但实际上它们是相同的灰色。这是怀特错觉的一个例子,它指的是感知到的灰色条的亮度变化已经被它们两边不间断的条的颜色同化了。被黑色包围的酒吧看起来比被白色包围的酒吧更暗。

  澳大利亚阿德莱德大学的心理学家迈克尔·怀特(Michael White)在《光学艺术:理论与实践》(Beekman House, 1969)一书中看到一名名叫苏珊·赫斯(Susan Hirth)的11年级学生设计的一幅画后,发现并发展了怀特的错觉。

  在冯特错觉中,一对笔直的垂直线似乎相互弯曲。这种几何光学错觉是赫林错觉的倒置设计,在赫林错觉中,蓝色辐条从图像中心辐射出来,给人一种条纹相互弯曲的错觉。

  冯特错觉的一种可能解释是,我们的感知系统倾向于扩大锐角,使它们看起来比实际大,并产生红线向内弯曲的印象,根据错觉指数。冯特错觉是以德国心理学家威廉·冯特的名字命名的,他在1896年首次发表了这一设计。

 
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