新的研究表明,許多視覺錯覺是由我們的眼睛和視覺神經元工作方式的限制引起的,而不是由更復雜的心理過程引起的。
研究人員檢查了物體周圍環(huán)境影響我們看到其顏色或圖案的方式的錯覺。該論文發(fā)表在PLOSComputationalBiology雜志上,標題為“基于自然圖像高效編碼的顏色外觀模型”。
科學家和哲學家長期以來一直爭論這些錯覺是由眼睛中的神經處理和大腦中的低級視覺中心引起的,還是涉及更高級別的心理過程,例如上下文和先驗知識。
在這項新研究中,來自??巳卮髮W的JolyonTroscianko博士與人共同開發(fā)了一個模型,該模型表明對神經反應的簡單限制——而不是更深層次的心理過程——可以解釋這些錯覺。
“我們的眼睛通過使神經元放電更快或更慢來向大腦發(fā)送信息,”康沃爾??巳豍enryn校區(qū)生態(tài)與保護中心的Troscianko博士說。“然而,它們發(fā)射的速度是有限度的,之前的研究并沒有考慮到這個極限會如何影響我們看到顏色的方式。”
該模型將這種“有限帶寬”與人類如何在不同尺度下感知模式的信息結合起來,并假設我們的視覺在觀看自然場景時表現(xiàn)最佳。
該模型由埃克塞特大學和蘇塞克斯大學的研究人員開發(fā),用于預測動物如何看待顏色,但它也被發(fā)現(xiàn)可以正確預測人類看到的許多視覺錯覺。
Troscianko博士說:“這使很多關于視覺錯覺如何運作的長期假設變得懸而未決。”
他說,調查結果還揭示了高清電視的普及。
Troscianko博士補充說:“現(xiàn)代高動態(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,接近自然場景的對比度水平。”
“我們的眼睛和大腦如何處理這種對比度是一個謎,因為測試表明,我們人類在單一空間尺度上可以看到的最高對比度約為200:1。
“更令人困惑的是,連接我們眼睛和大腦的神經元只能處理大約10:1的對比度。
“我們的模型展示了具有如此有限對比帶寬的神經元如何組合它們的信號,讓我們看到這些巨大的對比,但信息被‘壓縮’——導致視覺錯覺。
“該模型展示了我們的神經元如何精確進化以利用每一點能力。
“例如,一些神經元對中等尺度灰度級的微小差異很敏感,但很容易被高對比度淹沒。
“與此同時,編碼更大或更小尺度對比度的神經元敏感性要低得多,但可以在更廣泛的對比度范圍內工作,從而產生深刻的黑白差異。
“最終,這表明神經帶寬和靈敏度嚴重受限的系統(tǒng)如何感知大于10,000:1的對比度。”
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