新的研究表明錯(cuò)覺(jué)在眼睛里而不是大腦的神經(jīng)元

新的研究表明，許多視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)是由我們的眼睛和視覺(jué)神經(jīng)元工作方式的限制引起的，而不是由更復(fù)雜的心理過(guò)程引起的。

研究人員檢查了物體周?chē)h(huán)境影響我們看到其顏色或圖案的方式的錯(cuò)覺(jué)。該論文發(fā)表在PLOSComputationalBiology雜志上，標(biāo)題為“基于自然圖像高效編碼的顏色外觀(guān)模型”。

科學(xué)家和哲學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)一直爭(zhēng)論這些錯(cuò)覺(jué)是由眼睛中的神經(jīng)處理和大腦中的低級(jí)視覺(jué)中心引起的，還是涉及更高級(jí)別的心理過(guò)程，例如上下文和先驗(yàn)知識(shí)。

在這項(xiàng)新研究中，來(lái)自?？巳卮髮W(xué)的JolyonTroscianko博士與人共同開(kāi)發(fā)了一個(gè)模型，該模型表明對(duì)神經(jīng)反應(yīng)的簡(jiǎn)單限制——而不是更深層次的心理過(guò)程——可以解釋這些錯(cuò)覺(jué)。

“我們的眼睛通過(guò)使神經(jīng)元放電更快或更慢來(lái)向大腦發(fā)送信息，”康沃爾埃克塞特Penryn校區(qū)生態(tài)與保護(hù)中心的Troscianko博士說(shuō)。“然而，它們發(fā)射的速度是有限度的，之前的研究并沒(méi)有考慮到這個(gè)極限會(huì)如何影響我們看到顏色的方式。”

該模型將這種“有限帶寬”與人類(lèi)如何在不同尺度下感知模式的信息結(jié)合起來(lái)，并假設(shè)我們的視覺(jué)在觀(guān)看自然場(chǎng)景時(shí)表現(xiàn)最佳。

該模型由?？巳卮髮W(xué)和蘇塞克斯大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)，用于預(yù)測(cè)動(dòng)物如何看待顏色，但它也被發(fā)現(xiàn)可以正確預(yù)測(cè)人類(lèi)看到的許多視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)。

Troscianko博士說(shuō)：“這使很多關(guān)于視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)如何運(yùn)作的長(zhǎng)期假設(shè)變得懸而未決。”

他說(shuō)，調(diào)查結(jié)果還揭示了高清電視的普及。

Troscianko博士補(bǔ)充說(shuō)：“現(xiàn)代高動(dòng)態(tài)范圍電視創(chuàng)建的明亮白色區(qū)域比最暗的黑色區(qū)域亮10,000多倍，接近自然場(chǎng)景的對(duì)比度水平。”

“我們的眼睛和大腦如何處理這種對(duì)比度是一個(gè)謎，因?yàn)闇y(cè)試表明，我們?nèi)祟?lèi)在單一空間尺度上可以看到的最高對(duì)比度約為200:1。

“更令人困惑的是，連接我們眼睛和大腦的神經(jīng)元只能處理大約10:1的對(duì)比度。

“我們的模型展示了具有如此有限對(duì)比帶寬的神經(jīng)元如何組合它們的信號(hào)，讓我們看到這些巨大的對(duì)比，但信息被‘壓縮’——導(dǎo)致視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)。

“該模型展示了我們的神經(jīng)元如何精確進(jìn)化以利用每一點(diǎn)能力。

“例如，一些神經(jīng)元對(duì)中等尺度灰度級(jí)的微小差異很敏感，但很容易被高對(duì)比度淹沒(méi)。

“與此同時(shí)，編碼更大或更小尺度對(duì)比度的神經(jīng)元敏感性要低得多，但可以在更廣泛的對(duì)比度范圍內(nèi)工作，從而產(chǎn)生深刻的黑白差異。

“最終，這表明神經(jīng)帶寬和靈敏度嚴(yán)重受限的系統(tǒng)如何感知大于10,000:1的對(duì)比度。”

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