Психофизиология зрительного восприятия. Оптические иллюзии

Слово «иллюзия» имеет множество значений. Под «зрительными (оптическими) иллюзиями» понимают «зрительные восприятия, дающие ложные представления о свойствах видимых объектов размерах, цвете, форме, движении, удалённости и др.», обусловленные самыми разными причинами. Часто фразы «оптические иллюзии» и «обманы зрения» воспринимаются как синонимы.

С позиции психофизиологии оптические иллюзии изучаются как «особенности зрительного восприятия, обусловленные переработкой информации нейронными сетями головного мозга».

Иллюзии могут возникать при рассматривании каких-либо естественных пейзажей, т.е. когда силы природы создают диковинные явления, например, скала «Слон» и т.п. Однако интересен другой факт – художники, специалисты сами создают различные рисунки, которые оцениваются неоднозначно и воспринимаются зрителями с восторгом. Вспомните иллюзию «Цвет платья», которая несколько лет назад вызвала споры на просторах Интернета. Следовательно, оптические иллюзии имеют определенные закономерности, знания о которых позволяют придумывать новые и новые иллюзии и выставлять их на всеобщее обозрение.

Существует много сайтов, посвященным самым разным видам иллюзий, где приводятся их классификации и даются объяснения механизма восприятия иллюзий. Я хочу остановиться на двух группах иллюзий – статических и динамических. Это деление основано на отсутствии или наличии восприятия движения в двумерном рисунке.

В данной статье я напомню причины возникновения статических иллюзий. Про динамические иллюзии поговорю, когда буду рассматривать психофизиологию взора.

В начале надо вспомнить некоторые этапы формирования зрительного образа: в зрительной коре возбуждаются определённые колонки нейронов, которые реагируют на положение линии (её длину и угол наклона). Затем информация сходится в «сверхколонки», которые  объединяют сигналы и формируют уже на основе полученной информации более сложные фигуры. Одновременно идёт выделение наиболее значимой информации, т.е. выделение фона и самой фигуры. В конечном итоге формируется восприятие предмета.

Это восприятие  идентифируется в системах «Что это?», «Где это?», которые включают нейроны расположенные не только в затылочной (зрительной) коре, но и в других отделах головного мозга. Идентификация происходит на основе жизненного опыта и тех закономерностей, с которыми человек встречался в своей жизни и которые, в большинстве случаев, помогали правильно ориентироваться в окружающем мире. Сличение поступившей информации с той, которая сохранилась в памяти, помогает сформировать уже образ объекта и соотнести его с окружающими деталями.

В этих нейронных событиях, которые проходят параллельно в разных отделах мозга, возможны сбои, которые и определяют формирование иллюзий. Например, при рассматривании картинки "Моя жена и моя тёща" происходит переключение внимания с одних деталей на другие, которое приводит к активации разных групп нейронов. И поэтому на вопрос «Кто здесь нарисован?» один и тот же человек может дать два ответа: «Девушка», «Старушка».

 Е. Боринг "Моя жена и моя тёща"

В другой иллюзии фон и фигуры меняются местами, поэтому можно увидеть птиц и лицо девушки. При рассмотрении картины меняется значимость информации от разных элементов, поэтому на первый план выходит силуэт, затем он заменяется птицами, снова выходит силуэт, и всё повторяется. Таким образом, в нейронных сетях чередуется активность двух доминантных очагов, возникающих при длительном рассматривании рисунка.

  Октавио Окампо "Голуби"

Ещё пример: на данном рисунке имеются отрезки. Но если спросить: «Что это такое?» - чаще всего будет ответ: «Прямоугольник». Прямоугольник не нарисован, однако расположение этих отрезков соотносится в памяти с возможной фигурой, и возникает соответствующий ответ. Таким образом, здесь нейроны «достроили недостающую информацию» и в конечном итоге сложился близкий, но не правильный образ объекта.

В ситуации с размерами объектов ошибки допускает система «Где это?». На основе опыта нейронные сети оценивают величину объекта на основе пропорционального отношения его проекции на сетчатке глаза и удаленности от человека, рассматривающего этот объект. На этом рисунке удалённая жёлтая линия оценивается большими размерами, чем ближняя. При измерении они имеют одинаковую длину. Причина в фоне, который представлен рельсами, уходящими вдаль.

 Понцо "Рельсы"

    


Самыми сложными для объяснения причин возникновения являются иллюзии размера, цвета (контраста) фигур, направления линий. Здесь объяснения базируются на тех закономерностях, которые описаны в гештальтпсихологии, - гештальтат-качества и принципы. 

При рассматривании таких иллюзий ошибочная информация определяется наличием дополнительных элементов. В нейронных сетях параллельно обрабатывается, сопоставляется и складывается в единый образ информация о фоне, об основных и дополнительных элементах рисунка, а также происходит сравнение с эталонной информацией, сохранённой в долговременной памяти. Как результат - при формировании в системе "Что это?" образ несёт элемент относительности - относительно соседних элементов: "Т.к. основные линии или фигуры окружены разными элементами, то тогда они "должны" и сами отличаться. Если бы они были одинаковыми, то тогда должны восприниматься единым блоком. А раз разделены, то разные." Именно это - ориентация на различное окружение и создаёт обманчивое впечатление.

Заканчивая описание иллюзий, я хочу отметить похожий механизм и в получении выводов на основе словесной информации. Люди часто воспринимают слова, часть из которых является фоном, часть - основной информацией, часть - дополнительной, и всегда в нейронных сетях имеется идеальный пример - "как должно быть" (идеал ожидания). Когда эта информация складывается, то возникает полная картина какой-то ситуации. Задайте вопрос "Это действительно истинная картина? Или это иллюзия?"