«Иллюзии одновременного контраста» основаны на изменении фона изображений, чтобы изменить наше восприятие цветов и яркости объектов в них. Компьютерная модель позволила выяснить, как именно они нас обманывают.
Ученые, вооружившись новой компьютерной моделью, сделали еще один шаг к разгадке поражающих воображение секретов оптических иллюзий, которые обманывают мозг, заставляя его видеть неправильные цвета при обработке изображений.
«Иллюзии одновременного контраста» — это обширная группа обманчивых иллюстраций, которые заставляют людей думать, что определенные части изображения отличаются друг от друга по цвету, в то время как на самом деле они одного цвета. Эффект основан на том, что иллюстратор изменяет яркость или цвет фона, чтобы изменить наше восприятие объектов на переднем плане. Например, на верхнем изображении меньшая полоса в середине изображения имеет один серый цвет, но кажется градиентом с различными оттенками, потому что фон светлее на одном конце и темнее на другом. Другой пример — иллюзия Манкера-Уайта, представленная на рисунке ниже, когда 12 сфер кажутся красными, фиолетовыми и зелеными, но на самом деле имеют один и тот же оттенок бежевого.
Ученые в общих чертах знают, почему эти иллюзии работают, уже более ста лет, но за все это время эксперты так и не смогли прийти к единому мнению о том, как именно они обманывают мозг. Есть два возможных объяснения. Первое заключается в том, что иллюзия создается снизу вверх, начиная с низкоуровневой нейронной активности, которая не требует предыдущего опыта работы с иллюзиями такого типа. Второе — сверху вниз, то есть для ее создания требуются более высокие функции мозга, и она воспроизводит то, что ваш мозг ранее узнал о яркости и цвете света с течением времени.
В новом исследовании, опубликованном 15 июня в журнале Computational Biology, пара исследователей использовала новую компьютерную модель, имитирующую человеческое зрение, чтобы попытаться раз и навсегда разрешить этот спор.
Модель, известная как «пространственно-хроматическая модель ограниченной полосы пропускания», использует компьютерный код для имитации того, как сеть клеток мозга, или нейронов, которые сначала получают данные от глаз, начинает расшифровывать изображение, прежде чем эти данные будут отправлены в другие, «высокоуровневые» области мозга для полной обработки. Модель разбивает изображение на части, измеряет яркость каждой части и затем объединяет эти оценки в единый отчет, который может быть отправлен в мозг, подобно тому, как это происходит с человеческим зрением.
Прелесть этой модели в том, что код позволяет обрабатывать отдельные участки только с той же скоростью, с какой человеческие нейроны могли бы оценить их, поэтому модель ограничена, чтобы соответствовать нашим собственным визуальным возможностям, сказал Live Science соавтор исследования Джолион Троскианко, визуальный эколог из Эксетерского университета в Великобритании.
«Этот аспект модели особенно новаторский — похоже, никто не рассматривал влияние ограниченной пропускной способности на визуальную обработку», — добавил он. В частности, новая модель учитывает, как быстро нейроны могут «выстрелить», или передать сообщение другим нейронам в своей сети.
Исследователи использовали свою новую модель для анализа более 50 одновременных контрастных иллюзий, чтобы проверить, будет ли программа также ошибочно определять определенные части изображений как различные цвета, как это сделал бы человек. Точно неизвестно, сколько существует одновременных контрастных иллюзий, но, скорее всего, их сотни, отмечают авторы доклада.
По словам Тросянко, во время этих экспериментов модель постоянно обманывалась, определяя неправильные цвета.
«Мой коллега (Даниэль Осорио) постоянно присылал мне новые иллюзии, говоря, что он не думает, что с этой иллюзией что-то получится», — добавил он. «Но, к нашему удивлению и радости, она предсказала иллюзию почти во всех случаях».
Поскольку модель также «обманывается» этими иллюзиями без эквивалентной сложной вычислительной мощности человеческого мозга, это позволяет предположить, что для работы этих иллюзий не требуется ни визуальная обработка более высокого порядка, ни прошлый опыт. Это, по-видимому, подтверждает гипотезу «снизу вверх», согласно которой за иллюзии отвечает только нейронная обработка на базовом уровне, заключили авторы.
«По сути, многие иллюзии, которые, как считалось ранее, зависят от сложной визуальной обработки или, по крайней мере, от визуальной обработки, требующей контуров обратной связи, на самом деле могут быть объяснены с помощью такого простого явления, как один слой нейронов», — сказал Тросянко.
Полученные результаты подтверждают аналогичные выводы, сделанные в исследовании 2020 года, опубликованном в журнале Vision Research. В этом исследовании дети, родившиеся с катарактой, но успешно прошедшие операцию по удалению катаракты, воспринимали изображения как и все остальные вскоре после восстановления зрения, несмотря на отсутствие прошлого визуального опыта, который мог бы обеспечить контекст для изображений.
Нет комментариев