сеанс иллюзий с полным разоблачением / Хабр
На иллюстрации выше вы видите диаграмму когнитивных искажений — систематических отклонений в восприятии реальности. Полную версию картинки на русском языке вы можете посмотреть тут, а по этой ссылке найдете оригинальные данные в JSON-формате. 175 увлекательных когнитивных багов появились не на пустом месте — у каждого есть первопричина, хотя в некоторых случаях ученые не до конца определились с источником возникновения ошибки восприятия.
Обычно искажению предшествуют переизбыток информации, сложность понимания, необходимость быстрого реагирования или ограничения нашей памяти. Но наиболее частой причиной являются особенности человеческого мышления. Один из самых интересных видов ошибок — оптические иллюзии. Сегодня поговорим именно об этом, поскольку визуальные иллюзии лучше всего демонстрируют способы создания мозгом внутри себя ощущение реальности. Изучая эти механизмы, мы лучше пониманием, как сделать неотличимый от физического виртуальный мир.
Дикий, дикий мир
С точки зрения эволюции все самое интересное с мозгом случилось еще вчера. Пока вы сидите в офисе, нейроны не дремлют и готовы отправить тело в путешествие — подальше от саблезубого тигра, коварно прыгающего с вершины валуна.
Нейробиолог Бо Лотто утверждает, что на самом деле мы не видим реальность, а наши органы чувств, призванные помочь познать окружающий мир, препятствуют его объективному восприятию. Для иллюстрации этой мысли он предложил следующий рисунок.
Квадрат на верхней грани кажется нам темно-коричневым, на боковой — более ярким — коричнево-оранжевым. Однако это всего лишь иллюзия, созданная нашим мозгом. В реальности кубик выглядит иначе.
Как такое возможно? При очень слабом освещении отдельные цвета неразличимы. С точки зрения выживания подобное состояние реальности губительно, так как затаившийся в сумраке хищник может наброситься на человека. И тогда на помощь приходит «ошибка восприятия»: на сетчатке формируется изображение, отличающееся от предмета, который его создал.
Например, в вечернем лесу движение кустов мы воспринимаем как живой объект. И лишь приглядевшись, понимаем, что на самом деле это шевелящиеся от легкого ветерка ветки. Мозг ошибся, но эволюционно механика «бей или беги» более выгодна, чем реакция «стой и анализируй». Лучше ошибочно видеть разные цвета, движения и угрозы, чем однажды быть съеденным.
Иллюзия Мюллера-Лайера: классический обман
Немецкий психиатр Франц Карл Мюллер-Лайер в 1889 г. показал геометрически-оптическую иллюзию, связанную с искажением восприятия линий и фигур. Иллюзия Мюллера-Лайера заключается в том, что отрезок, обрамленный наконечниками, обращенными наружу, кажется короче отрезка, обрамленного «хвостиками», на деле же длина обоих отрезков одинакова.
Психиатр также обратил внимание на то, что созерцатель иллюзии, даже измерив линии и выслушав объяснение неврологической подоплеки изображения, продолжает считать одну линию короче другой. Интересно также, что данная иллюзия не для всех выглядит одинаково и есть менее восприимчивые к ней люди.
Были предприняты попытки объяснить принцип работы иллюзии Мюллера-Лайера:
- «неправильный размер»: изображение наконечников стрелок попадает на часть зрительной системы в сетчатке, отвечающей за обработку сигналов глубины изображений. В результате линия с наконечниками, направленными внутрь, интерпретируется как более длинная, потому что воспринимается сетчаткой как находящаяся дальше;
- «конфликтующие сигналы»: наконечники стрелок воспринимаются как вклад в длину линии, соответственно более длинная общая форма линии с направленными внутрь наконечниками вызывает эффект увеличения длины линии;
- «путаница»: расстояние между наконечниками влияет на воспринимаемую длину. Так, для линии с наконечниками, направленными наружу, расстояние между кончиками стрелок кажется меньше, чем расстояние между наконечниками стрелок, направленных внутрь, на другой линии.
Правильный ответ мы до сих пор не знаем, поэтому вы можете предложить свою версию или поддержать одну из существующих.
В любом случае, работа Мюллера-Лайера внесла большой вклад в развитие когнитивной науки. Стало понятно, что разум — это далекий от совершенства механизм, который может ошибаться даже при работе с точной, на первый взгляд, полной информацией, очищенной от влияния эмоций.
Мозг обрабатывает информацию рядом связанных между собой модулей, причем один модуль может не подозревать о существовании другого. Некоторые модули являются своего рода полунезависимыми отделами сознания, имеющими дело с определенными типами входных данных и дающих определенные типы выходных данных. Их внутренняя работа не доступна для осознания человеком — всё, к чему мы можем получить доступ, является результатом работы скрытых внутренних систем.
Иллюзия Мюллера-Лайера показывает, что какой-то модуль продолжает демонстрировать нам разную длину линий, несмотря на понимание того, что это неправильно. Еще одна широко известная иллюзия такого рода носит название вертикально-горизонтальной. На рисунке выше вертикальная линия кажется длиннее горизонтальной, но в действительности они равны.
При динамической иллюзии Мюллера-Лайера нам кажется, что анимированные стрелки меняют длину линий, однако на самом деле она остается прежней.
Иллюзия Пинны-Брелштаффа: баги мозга
В 1990 г. благодаря работе Байнио Пинна (Университет Сассари, Италия) появилась первая визуальная иллюзия, демонстрирующая эффект вращающегося движения. В современном виде иллюзия была представлена в 2000 г. в совместной статье Байнио Пинны и английского психолога Гевина Брелштаффа.
Иллюзия Пинны-Брелштаффа представляет собой несколько концентрических колец, состоящих из небольших ромбовидных элементов, расположенных под углом, в разных направлениях во внутреннем и внешнем кольцах. В зависимости от того, приближаетесь вы к изображению или отдаляетесь от него, круги крутятся в разных направлениях. Но такая иллюзия исчезнет, если расположить ромбики не под наклоном.
Когда вы приближаетесь к монитору, круги на экране должны становиться больше для вашего мозга, но нейроны, отвечающие за обнаружение движения, «говорят неправду» и создают иллюзию.
Считается, что иллюзия вызвана «багами» нейронов зрительной коры головного мозга. При взгляде на статичную картинку нейронам этой области требуется на 15 миллисекунд больше времени для активации, чем при обычном восприятии реального сложного движения.
Ученые полагают, что понимание механики восприятия движения поможет избежать ситуаций, при которых опасно стимулировать чувствительную к движению область в коре мозга. Так, неправильный визуальный контент на приборных панелях автомобилей, самолетов и других видов транспорта может нанести непоправимый вред. Дизайнеры, режиссеры, создатели мультимедийного контента также должны задуматься о том, чтобы не допустить укачивания и другого дискомфорта для зрителей.
Работа Ричарда Рассела: иллюзия половых различий
На иллюстрации вы можете увидеть мужчину и женщину. Но это не так. В 2009 г. профессор психологии в Геттисбергском колледже (США) Ричард Рассел показал, что оба лица на самом деле являются версиями одного и того же андрогинного лица.
Исходная картинка создана на компьютере путем смешивания усредненных мужских и женских лиц. Единственное отличие заключается в контрасте: на фото слева контраст и освещенность черт лица увеличены, справа — уменьшены.
Лицо с большей контрастностью воспринимается как женское. Точно не известно, почему так нужно было с точки зрения эволюции, но женское лицо имеет больший контраст освещенности в районе глаз, губ и окружающей их кожи, чем мужское.
Оригинальное исследование Рассела называется «A sex difference in facial pigmentation and its exaggeration by cosmetics». Контраст является важным сигналом для восприятия пола — чем контрастнее от природы внешность, тем более красивой кажется женщина, поэтому создающая контраст косметика делает женщину привлекательнее.
Иллюзия Коффера: долгие лаги
На рисунке выше большинство людей изначально видят только квадраты и лишь через несколько секунд начинают различать 16 овалов кругов.
Энтони Норциа из Исследовательского института глаза Смит-Кеттлевел (Сан-Франциско, США) в 2006 г.
продемонстрировал иллюзию «coffer» — это архитектурный термин, означающий ряд утопленных дверных филенок квадратной, прямоугольной или других форм.
Иллюзия Коффера принадлежит к большому классу оптических искажений, в котором двухмерную фигуру или трехмерный объект можно увидеть несколькими четко различимыми способами. В нейробиологии есть доказательства возникновения иллюзии для некоторых неоднозначных фигур — из-за того, что наш мозг ориентирован на постоянную идентификацию объектов.
Мы видим объекты не сразу целиком, а в виде отдельных граней, контуров и фигур, которые после непродолжительной обработки группируются в нечто понятное для нашего сознания. Однако если изображение по своей сути неоднозначно, один и тот же набор равноценных элементов может трактоваться по-разному — например, образовывать круг или прямоугольник.
Иллюзия «Маска любви», взятая из книги «Удивительные оптические иллюзии» Джанни Сарконе, работает аналогично, с той лишь разницей, что у изображения одного лица либо двух целующихся лиц нет одной доминирующей роли — то, что вы увидите, зависит лишь от индивидуальных особенностей вашего мозга.
Интересно, что подобным образом мозг не только обрабатывает информацию о предметах, но и распознает лица людей. Мозг считывает совокупность отдельных элементов — глаз, носа, рта и ушей. Кроме индивидуальных особенностей черт лица принимается во внимание их связь между собой и расположение. То есть лицо воспринимается как цельная система. В результате возникает иллюзия Тэтчер, когда трудно обнаружить локальные изменения на перевернутом портретном фото.
Сначала перевернутое фото Маргарэт Тэтчер кажется нормальным, но если его снова развернуть на 180о, неправильное положение глаз и рта сразу бросается в глаза. На перевернутой фотографии мозгу сложнее оценить образ цельно — информация «собирается» отдельно по каждому элементу.
Как только нам показывают правильное лицо, внезапно снова подключается восприятие единой системы. Участок коры головного мозга узнает лицо и определяет направление взгляда, миндалевидное тело и островковая доля анализируют выражение лица, а участок в префронтальной зоне лобной доли и система мозга, отвечающая за чувство удовольствия, оценивают его красоту.
Оптические иллюзии в искусстве
Оптические иллюзии известны людям сотни лет и, конечно же, послужили источником вдохновения для художников. В изобразительном искусстве есть художественный прием, связанный с оптическим смещением, который демонстрирует объект легко узнаваемой формы лишь с определенной точки зрения. Он получил название анаморфоз — от греческого ἀνᾰ- (приставка со значением повторности) и μορφή («образ, форма»).
На знаменитой картине «Послы» Ганса Гольбейна Младшего, написанной в 1533 г., скрыт непрозрачный символ вечного присутствия смерти в повседневной жизни, увидеть который способны лишь «прозревающие» реальность в глубоком понимании бытия. Проще всего продемонстрировать мастерство Гольбейна в создании анаморфозы можно при помощи видео.
Намеренное искажение изображения создает особый эффект. Этот прием использовал Мауриц Эшер. Так, в работе «Бельведер» он создал двухмерное изображение постройки для обозрения окрестностей, свободной от оков трехмерного мира.
Для зрителя колонны на втором этаже имеют одинаковый размер как спереди, так и сзади, но колонны сзади установлены выше. Зритель также заметит, что верхний этаж расположен под другим углом, чем остальная часть здания. Столбы на среднем этаже стоят под прямым углом, однако передние стойки поддерживают заднюю сторону верхнего этажа, в то время как задние стойки поддерживают переднюю сторону.
Влияние нейропроцессов
У подножия бельведера Эшера человек разглядывает куб Неккера — это еще одна оптическая иллюзия, которую также называют невозможным кубом из-за ребер, которые пересекаются невозможным образом. Существует гипотеза, что нейрофизиологические каналы в зрительной системе человека селективно обрабатывают информацию о глубине. Эти каналы работают по принципу взаимного дополнения — каждые 2-3 секунды активизируется один и подавляется второй, либо наоборот.
Эта гипотеза также может объяснить феномен более частой смены вариантов при продолжительном наблюдении.
Предполагается, что в этом случае процессы восстановления не успевают пройти полностью и смена одного варианта другим происходит быстрее. В качестве примеров мультистабильных по глубине изображений называют иллюзию «кафельной стенки», в которой ряды плиток кажутся искривленными, хотя они вовсе не искривлены, лестницу Шредера и др.
Гипотез, объясняющих существование различных видов иллюзий, на самом деле великое множество. Все они нужны нам для полного понимания процессов идентификации себя и предметов в реальности. С другой стороны, за иллюзиями просто интересно наблюдать, когда даже обычная перспектива на картинах является самой настоящей иллюзией восприятия.
Популярность когнитивных и оптических искажений достигла таких вершин, что общество нейрологических исследований Neural Correlate Society при поддержке Mind Science Foundation стало регулярно проводить конкурс «Лучшие зрительные иллюзии года», где от количества интересных иллюзий буквально рябит в глаза.
Пять популярных оптических иллюзий и почему они возникают
Разбираемся, как были открыты пять популярных оптических иллюзий и почему наш мозг дает себя обмануть
А в чем тренд?
Мозг — один из органов человеческого тела, к которому все еще остается масса вопросов. Его активно изучают, чтобы научиться эффективно лечить в случае необходимости. Так, в 2018 году ученые из МГУ установили связь между возникновением иллюзий и патологиями головного мозга. Они предположили, что, формируя у человека иллюзии, можно выявлять нарушения работы мозолистого тела — самой большой структуры, соединяющей полушария.
То есть оптические иллюзии — это не просто забавные парадоксы восприятия. За каждой из них стоят сложные биологические или когнитивные механизмы. В этом материале мы разбираемся, почему наше зрение и мозг легко ориентируются в сложном трехмерном окружающем пространстве, но иногда дают сбой на простых двухмерных изображениях.
Иллюзия Понцо
Иллюзия Понцо (Фото: Wikimedia Commons)
Эта геометрическая иллюзия была впервые продемонстрирована итальянским ученым Марио Понцо в 1911 году.
Какая из желтых линий длиннее? Кажется, что верхняя, однако в реальности они одинаковы.
Иллюзия Понцо происходит из-за того, что человеческое зрение строится по линейной перспективе. Черные «рельсы» представляются сужающимися ближе к горизонту, соответственно, верхняя линия кажется более крупной, ведь она видна «на дистанции». Аналогичным образом люди видят Луну увеличенной, если она находится ближе к горизонту.
Треугольник Канидза
Треугольник Канидза (Фото: Wikimedia Commons)
Эту иллюзию в 1955 году описал итальянский психолог Гаэтано Канидза. Она относится к так называемым «иллюзорным контурам», когда человеческий мозг искусственно достраивает геометрические фигуры из отдельных фрагментов.
Треугольник Канидза соотносится c «законом замкнутости». Этот принцип гештальт-психологии гласит: если что-то отсутствует в полной форме, мозг будет пытаться добавить недостающую часть.
Иллюзия Мюллера-Лайера
Иллюзия Мюллера-Лайера (Фото: Wikimedia Commons)
Какая линия длиннее? Можно догадаться, что они одинаковые. Эту иллюзию описал немецкий социолог Франц Мюллер-Лайер в 1889 году. Несмотря на то, что с открытия прошло уже больше 130 лет, в науке нет консенсуса по поводу ее эффекта.
Самая популярная теория утверждает, что мозг некорректно использует умение определять согласованность размера с масштабом. В трехмерном мире оно позволяет судить о соотношении объектов — чем они крупнее, тем больше дистанция, на которой они видны. Например, если небоскреб заметен за 10 км, то мозг осознает, что это здание очень высокое. Однако это же умение «ломается» в двухмерном поле, поэтому линия с выпуклыми концами кажется больше.
Иллюзия негативной фотографии
Иллюзия негативной фотографии (Фото: Verywellmind)
Смотрите на фотографию лица, не отрываясь, в течение минуты. Затем переключите внимание на крестик в центре пустого белого поля и несколько раз моргните. Вы должны увидеть изображение девушки в цвете.
Иллюзия срабатывает из-за того, что фоторецепторы в зрачках чрезмерно стимулируются и устают от пристального взгляда на изображение. Они теряют чувствительность, поэтому при движении глаз вы кратковременно видите остаточное изображение с дорисованными мозгом цветами.
Решетка Германа
Решетка Германа (Фото: Wikimedia Commons)
Иногда наш мозг дорисовывает реальность.
Обратите внимание на несуществующие черные или серые точки на перекрестках между квадратами. Эту иллюзию обнаружил немецкий физиолог Людвиг Герман, когда читал книгу о физике, в которой фигуры на черно-белых изображениях были напечатаны рядом друг с другом.
Одно из главных объяснений иллюзии — «латеральное торможение». Словарь определяет его как нейробиологический феномен, когда две или более нервных клетки взаимосвязаны таким образом, что возбуждение одной вызывает торможение другой. Когда человек смотрит на сетку Германа, яркие белые полоски вызывают возбужденность одних нейронов, из-за чего другие замедляются и часть цвета из квадратов попадает на белое поле.
Какого размера объект? Ваше описание может зависеть от ваших намерений
К Макс Витинский
Представьте, что вы описываете точные размеры обычного предмета, например монеты, другому человеку. Вы двигали рукой, делая вид, что берете одну из них, чтобы показать ее размер? Если это так, вы, вероятно, были не одиноки.
Новое исследование, проведенное известным психологом из Чикагского университета, предполагает, что при некоторых обстоятельствах жестикуляция может повысить точность описания людьми размера объекта по сравнению с их оценками, основанными на зрении.
В исследовании, опубликованном в журнале Psychological Science , профессор Сьюзан Голдин-Медоу и ее коллеги попросили участников изучить и пересмотреть иллюзию Мюллера-Лайера — набор линий или палочек, длина которых, кажется, различается из-за стилизованных стрелок.
Иллюзия Мюллера-Лайера — одна из самых известных оптических иллюзий в психологии. Он состоит из двух палочек, одна с закрытыми плавниками, а другая с открытыми плавниками.
Увидев иллюзию, зрители обычно считают, что палка с двумя открытыми плавниками длиннее, хотя на самом деле палочки одинаковой длины.
В ходе исследования участники измеряли длину палочек, помещенных в рамку, демонстрирующую иллюзию, три раза: один раз после того, как они посмотрели на палочки, один раз, когда они собирались поднять их, и еще один раз, используя жест рукой для описания действия, связанного с палочки для другого человека. Их точность изменялась предсказуемым образом — она увеличивалась одинаково в обеих последних двух ситуациях, где были задействованы движения.
Возможно, это связано с тем, что то, как люди воспринимают объекты, частично зависит от их намерений, по словам Голдин-Медоу, заслуженного профессора кафедры психологии и сравнительного человеческого развития Бердсли-Рамла. Если кто-то намеревается воздействовать на объект в оптической иллюзии, он может более точно измерить его длину.
«Когда вы смотрите на иллюзию, она захватывает вас», — сказал Голдин-Медоу, ведущий специалист по невербальной коммуникации.
«Но если вы начинаете двигаться, как будто хотите схватить один из объектов, кажется, что между вашей рукой и вашим разумом происходит что-то другое: вы уже не так восприимчивы к иллюзии, как раньше. Наше открытие состоит в том, что ваша точность также улучшается, когда вы жест об объекте, когда вы говорите, точно так же, как когда вы действуете.
Соавторами исследования являются аспирантка Калифорнийского университета в Чикаго Аманда Браун, Дайан Брентари, профессор лингвистики Мэри К. Веркман и Вим Поу из Института психолингвистики Макса Планка в Нидерландах. Вместе исследователи хотели лучше понять взаимосвязь между действием, жестом и оценкой в рамках иллюзии Мюллера-Лайера.
Команда хотела пролить свет на происхождение жеста, который, по-видимому, связан как с действием, так и с речью, путем оценки того, как люди оценивали иллюзию в трех контекстах: оценка на основе только взгляда, подготовка к действию и описание в речи. с жестом.
В исследовании приняли участие 45 человек, в том числе 32 носителя английского языка, которые спонтанно жестикулировали во время разговора, и 13 пользователей американского языка жестов (ASL), которые использовали обычные знаки для выражения своего восприятия длины палки.
Люди были наиболее подвержены иллюзии Мюллера-Лайера, когда пытались оценить длину палки, не думая о сопутствующем действии. Однако как для носителей английского языка, так и для пользователей ASL масштаб иллюзии уменьшался в равной степени, когда они готовились действовать или описывали действие для кого-то другого.
Согласно Голдин-Медоу, тот факт, что иллюзия была менее мощной, когда участники описывали объекты с помощью жестов, предполагает, что механизмы, ответственные за создание жестов в речи и языке жестов, могут происходить из того, как мы действуем на объекты, а не из языка.
«Меня всегда завораживала иллюзия Мюллера-Лайера, — сказала она. «И мне показалось, что это идеальный способ задать вопрос о том, откуда берутся жесты. Я думал, что они связаны с языком, потому что жесты и речь так хорошо интегрированы. Но теперь у нас есть доказательства того, что жесты также могут быть следствием действий».
Цитата: «Люди менее восприимчивы к иллюзиям, когда они используют свои руки для общения, а не для оценки». Браун и др., Psychological Science , 9 июля 2021 г.
Иллюзия Мюллера-Лайера
Иллюзия Мюллера-ЛайераЧто делать
Захватите центральную стрелку мышью (или пальцем) и перетащите ее кончик в центр между внешними наконечниками стрелок. Теперь вы можете нажать «Показать результат» и узнать, как у вас дела…
Надеюсь, вам понравится эта «Иллюзия Мюллера-Лайера» 1889 года. Когда горизонтальную линию делят пополам, вполне нормально делать большие ошибки, так что не раздражайтесь и не разочаровывайтесь (я ошибаюсь примерно на 10%). Это явление помещается в категорию «постоянство размера», потому что я нахожу перспективное объяснение (см. ниже) очень убедительным. На исходном рисунке Мюллера-Лайера были показаны две обоюдоострые стрелки, здесь я использовал вариант Брентано.
Немецкий сатирический журнал Pardon издается ≈19 г.70 статья об этой иллюзии. Его сопровождали две соседние картинки, демонстрирующие эффект Мюллера-Лайера на закрытых объектах [слон справа выглядит не только крупнее, но и счастливее ;-)]
Картинка справа (от Amazingart) демонстрирует перспективу объяснение (Грегори 1968):
Когда вы наводите указатель мыши на картинку, синие линии указывают на то, что две красные стрелки имеют одинаковую длину. Конфигурация стрелки «угол внутрь» (возле билетной кассы) всегда является передней стороной объекта, конфигурация «угол наружу» возникает, например, в дальнем конце комнаты (здесь рядом с дверью). Таким образом, при отсутствии дополнительной информации (как в расположении Мюллера-Лайера наверху), мозг предполагает, что конфигурация «углы внутрь» ближе, вычисляет постоянство размера на нем и — учитывая одинаковый размер сетчатки двух угловых расположений — делает вывод. что линия «угол в» короче.
[Спасибо Майклу Бирнбауму за указание на то, что зеленая отметка линейки когда-то была не по центру…]
Некоторые источники
Müller-Lyer FC (1889) Optische Urtheilstäuschungen.
Archiv für Physiologie Suppl. 263–270
Брентано Ф. (1892) Über ein optisches Paradoxen. Zeitschrift für Psychologie 3: 349–358
Müller-Lyer FC (1894) Über Kontrast und Konfluxion. Zeitschrift für Psychologie IX, стр. 1 / X, стр. 421
Льюис Э.О. (1909) Эффекты слияния и контраста в иллюзии Мюллера-Лайера. Брит Дж. Психол 3: 21–41
Rudel R & Teuber HL (1963) Декремент визуальной и тактильной иллюзии Мюллера-Лайера при повторных испытаниях: исследование кросс-модального переноса. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии 15: 125–131
Сегалл Х. Х., Кэмпбелл Д. Т., Херсковиц М. Дж. (1966) Влияние культуры на визуальное восприятие. Bobbs-Merrill, Indianapolis
Dewar RE (1967) Стимул, определяющий величину иллюзии Мюллера-Лайера. Перцептивные и двигательные навыки 24:708–710
Грегори Р.Л. (1968) Иллюзии восприятия и модели мозга. Proc R Soc Lond B Biol Sci 171: 24279–296 Christie PS (1975) Асимметрия в иллюзии Мюллера-Лайера: артефакт или подлинный эффект? Восприятие 4:453–457
Рестл Ф.
