Optische Täuschungen entstehen durch Farbe, Kontrast, Form, Größe, Muster und Perspektive und betrügen unser Gehirn. Aber wie genau passiert das? Warum erscheinen gerade Linien schräg und dieselben Liniensegmente sind unterschiedlich lang?
Optische Täuschungen, unterschiedliche Realitäten und die Verhaltensvorteile von Sehfehlern: Der Neurologe Bo Lotto erklärt, wie das Gehirn visuelle Täuschungen (optische Täuschungen) erzeugt und warum die Welt nicht wirklich so ist, wie es scheint.
Schauen Sie sich die Bodenfliesen im Bild unten genau an. Konzentrieren Sie sich zunächst auf die Fliese direkt unter der Zimmerpflanze im Schatten des Tisches. Dann schauen Sie sich die Kachel rechts an, die vom Tisch ist.
Welches ist heller? Links?
Ach! Wie Sie im Bild unten sehen können, sind die Farben der Kacheln identisch. Dieser Trick ist als Illusion von Helligkeit bekannt. Wir nehmen ein Objekt vor einem hellen Hintergrund als dunkler wahr, im Gegensatz zu demselben Objekt vor einem dunklen Hintergrund. Diese optische Täuschung tritt auf, weil unsere visuellen Systeme so eingestellt sind, dass sie Kontraste wahrnehmen, die uns helfen, zwischen Formen zu unterscheiden (z. B. einem vorrückenden Raubtier). Es stellt sich heraus, dass wir die Dinge nicht immer so sehen, wie sie sind.
Als Neurowissenschaftler, der am University College London Illusionen studiert, weiß Bo Lotto alles über die Art und Weise, wie das Gehirn uns täuscht und die Realität zu unserem evolutionären Vorteil verzerrt. Die Nautil.us-Journalistin Claire Cameron sprach mit ihm über betrügerische Wahrnehmung und versuchte herauszufinden, ob wir die Welt jemals so sehen könnten, wie sie ist.
Das Schöne, was uns visuelle und optische Täuschungen lehren, ist, dass alles, was wir tun, auf Annahmen beruht.
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KK: Was hat uns die Illusion von Helligkeit darüber gesagt, wie wir sehen?
B. L.: Alles, was wir tun, hängt mit unserer Wahrnehmung zusammen. Unsere Erfahrung von uns selbst, anderen Menschen, der Welt - alles, woran wir denken, woran wir glauben, was wir verstehen, beginnt mit der Wahrnehmung. Und Helligkeit ist eine einfache Art der visuellen Wahrnehmung, deren Funktion auf eine einfache beschränkt ist - Licht zu sehen. Die Illusion der Helligkeit sagt uns, dass wir selbst auf der grundlegendsten Ebene nicht alles sehen können. Das Gehirn hat sich nicht zu der Fähigkeit entwickelt, etwas Absolutes zu sehen. Es hat sich entwickelt, um die Fähigkeit zu erlangen, Beziehungen zu sehen und zu schauen, was aus einer Verhaltensperspektive nützlicher ist. Wenn es mit Leuchtkraft arbeitet, muss es für eine Vielzahl von Dingen gelten, bis hin zu abstrakten Konzepten.
KK: Meinen Sie damit, dass wir lernen, durch das Erkennen von Mustern durch die Welt zu navigieren?
B. L.: Ja und nein. Das Hauptproblem ist, dass sich unser Gehirn entwickelt hat, um mit Unsicherheit umzugehen - der Mehrdeutigkeit von Informationen. Informationen erzählen nichts über sich selbst; Sie sagt uns nicht, was wir tun sollen. Das erste, was das Gehirn beim Betrachten von Bildern tut, ist, ein Muster zu finden, das nichts weiter als eine statistische Beziehung ist. Ein Muster, ein Muster an sich hat keine Bedeutung - genau wie das bedeutungslose Bild, das Sie betrachten. Und Sie haben keine Anweisungen, was zu tun ist. Aber wenn Sie mit der Welt interagieren, schaffen Sie entweder "gutes Verhalten", das es Ihnen ermöglicht, am Leben zu bleiben, oder "schlechtes Verhalten", das zum Tod führt. Und Ihr Gehirn assoziiert Verhaltensbedeutungen mit dem Muster. Dies ist der Verhaltensvorteil, den Sie sehen. Oder es könnte ein Verhaltensvorteil sein,was deine Vorfahren lange vor dir gesehen haben. Als Menschen sind wir sowohl von unserer Kulturgeschichte als auch von unserer Evolutionsgeschichte geprägt.
KK: Aber können wir Beweise für diese Kodierung im menschlichen Gehirn finden?
B. L.: Leider wissen wir fast nichts darüber, wie alles mechanisch funktioniert. Wir verwenden Hummeln als Modell, weil ihr Gehirn im Vergleich zu unseren Milliarden ungefähr eine Million Zellen enthält. Und sie sehen die gleichen visuellen Illusionen, die wir sehen. Obwohl die Mechanismen unterschiedlich sein können, bleiben die Prinzipien gleich. Wenn wir die Prinzipien verstehen können, können wir Mechanismen verstehen und sie auf andere Systeme wie Roboter anwenden.
KK: Sie haben ein tragbares Gerät namens LumaKey erstellt, das Licht in Ton umwandelt. Wozu?
B. L.: Wir wollten eine neue Art von Erfahrung schaffen, die aufgezeichnet werden kann. Die physikalische Struktur des Klangs unterscheidet sich stark von der physikalischen Struktur des Lichts. Wenn wir Licht in Ton umwandeln, erhält das Gehirn auch visuelle Informationen, und wir können sehen, wie das Lautsprechersystem diese Empfindung erzeugt. Die Frage ist: Können Menschen anfangen, visuelle Illusionen zu "hören"? Dies ist einer der Gründe, warum wir LumaKey erstellt haben. Ein weiterer Grund ist, dass es möglicherweise eine großartige Möglichkeit ist, Musik zu komponieren.
K. K.: Ist es möglich, unsere Wahrnehmung zu ändern?
B. L.: Ich denke schon. Das Schöne, was uns visuelle und optische Täuschungen lehren, ist, dass alles, was wir tun, auf Annahmen beruht. Wenn Sie eine Illusion betrachten, ohne zu wissen, dass es sich um eine Illusion handelt, erleben Sie einen Realitätssinn. Aber sobald ich Ihnen zeige, dass dies eine optische Täuschung ist, beginnt Ihr Gehirn etwas Erstaunliches zu tun: Es hält an zwei Realitäten fest, die sich gleichzeitig gegenseitig ausschließen. Die beiden Kacheln sehen unterschiedlich aus, aber ich weiß, dass sie gleich sind. Konzeptionell unterscheidet sich dies nicht wesentlich von der Bedeutung des Ausdrucks "Ich erlebe heute eine Realität, aber ich kann mir morgen eine andere Realität vorstellen." Und der einzige Weg zu lernen, anders zu sehen, besteht darin, es zu realisieren.
Warum optische Täuschungen unser Gehirn austricksen
Die Menschen sind seit Tausenden von Jahren mit optischen Täuschungen vertraut. Die Römer fertigten 3D-Mosaike an, um ihre Häuser zu dekorieren, die Griechen verwendeten die Perspektive, um wunderschöne Pantheons zu bauen, und mindestens eine Steinfigur aus der Altsteinzeit zeigt zwei verschiedene Tiere, die je nach Blickwinkel zu sehen sind.
Auf dem Weg von Ihren Augen zu Ihrem Gehirn kann viel verloren gehen. In den meisten Fällen funktioniert dieses System einwandfrei. Ihre Augen bewegen sich schnell und fast unmerklich von einer Seite zur anderen und liefern verstreute Bilder von dem, was mit Ihrem Gehirn passiert. Das Gehirn organisiert sie, definiert den Kontext und setzt die Puzzleteile in etwas Sinnvolles.
Sie stehen beispielsweise an einer Straßenecke, Autos fahren durch einen Fußgängerüberweg und die Ampel ist rot. Informationen ergeben die Schlussfolgerung: Jetzt ist nicht der beste Zeitpunkt, um die Straße zu überqueren. Meistens funktioniert dies hervorragend, aber manchmal macht das Gehirn einen Fehler beim Versuch, sie zu entschlüsseln, obwohl Ihre Augen visuelle Signale senden.
Dies ist insbesondere dann häufig der Fall, wenn Vorlagen beteiligt sind. Unser Gehirn benötigt sie, um Informationen schneller und mit weniger Energie zu verarbeiten. Diese Muster können jedoch irreführend sein. Auch das Gehirn irrt sich oft über Farbe. Die gleiche Farbe kann auf verschiedenen Hintergründen unterschiedlich aussehen. Eine optische Täuschung kann auch durch Perspektive erzeugt werden.
Wissenschaftler schlagen vor, dass die Illusion durch die kombinierte Wirkung neuronaler Mechanismen auf verschiedenen Ebenen entsteht: Netzhautneuronen und visuelle Kortexneuronen. Aufgrund der Tatsache, dass das Gehirn mit den Gesetzen der Perspektive vertraut ist, scheint es Ihnen, dass die entfernte blaue Linie länger ist als die grüne im Vordergrund. Sie sind tatsächlich gleich lang.
Die nächste Art der optischen Täuschung sind Bilder, in denen zwei Bilder zu finden sind. Das Gehirn kann Bilder auch mit Farbe ergänzen. Wissenschaftler wissen immer noch nicht, womit solche Illusionen verbunden sind.
Das Gehirn erstellt ein Bild aus den empfangenen Informationen. Ohne diese Fähigkeit wären wir nicht in der Lage, sicher zu fahren oder die Straße zu überqueren.
Wenn Sie gerade lesen lernen, lesen Sie jeden Buchstaben, aber dann merkt sich das Gehirn ganze Wörter, und beim Lesen erkennen Sie sie als ganzes Bild und blicken über den ersten und den letzten Buchstaben.
Wie Sie sehen können, reicht es trotz der Tatsache, dass unser Gehirn bei alltäglichen Aufgaben hervorragende Arbeit leistet, aus, das etablierte Muster zu brechen, Kontrastfarben oder die gewünschte Perspektive zu verwenden, um es zu täuschen.
Und noch einige interessante visuelle Tricks:
Die blauen und grünen Spiralen haben tatsächlich die gleiche Farbe - grün. Hier gibt es keine blaue Farbe.
Schauen Sie sich hier die Quadrate in der Mitte der oberen und nächstgelegenen Fläche an.
Das braune Quadrat in der Mitte der Oberkante und "Orange" in der Mitte der Vorderkante haben dieselbe Farbe.
Schauen Sie sich die Tafel genau an. Welche Farbe haben die Zellen "A" und "B"? Es scheint, dass "A" schwarz und "B" weiß ist? Die richtige Antwort ist unten.
Die Zellen "B" und "A" haben dieselbe Farbe. Grau.
Sie können das erste Bild in einen Grafikeditor laden und die Farbe der Zellen selbst vergleichen.
Scheint der untere Teil der Figur heller zu sein? Schließen Sie den horizontalen Rand zwischen Ober- und Unterseite der Form mit Ihrem Finger.
Sehen Sie ein Schachbrett mit schwarzen und weißen Quadraten? Die grauen Hälften der schwarzen und weißen Zellen haben den gleichen Farbton. Grau wird als schwarz oder weiß wahrgenommen.
Die Pferdefiguren haben die gleiche Farbe.
Wie viele Farbtöne gibt es außer Weiß? 3? 4? In der Tat gibt es nur zwei - rosa und grün.
Welche Farbe haben die Quadrate hier? Nur grün und pink.
