Оптические иллюзии: почему мозг обманывает сам себя

Глаза передают информацию

Глаз улавливает свет, преобразует его в электрические сигналы и передаёт их в мозг через зрительный нерв. Разные участки зрительной системы одновременно анализируют форму, цвет, движение и другие детали изображения. Затем эта информация объединяется в целостное восприятие того, что находится перед нами.

Этот процесс происходит так быстро, что мы обычно его не замечаем.

Мозг использует прошлый опыт

Если информации недостаточно или она неоднозначна, мозг использует прошлый опыт и контекст, чтобы предположить, что именно мы видим. Поэтому мы иногда замечаем лица в облаках или знакомые фигуры в случайных пятнах. Мозг ищет привычные образы даже там, где их на самом деле нет.

Обычно такой подход помогает быстро ориентироваться в окружающем мире.

Мозг учитывает перспективу

Чтобы определить расстояние и размер предметов, мозг использует сходящиеся линии, перекрытие объектов и их относительный размер. В окружающем мире эти подсказки обычно помогают правильно оценивать пространство. Но на плоской картинке они могут сбить с толку.

Например, две одинаковые фигуры на фоне сходящихся линий могут казаться разными по размеру. Сходящиеся линии создают ощущение перспективы, поэтому одна фигура воспринимается как расположенная дальше другой. Из-за этого она может казаться крупнее, хотя на рисунке обе фигуры одинаковы.

Похожий принцип работает и в иллюзиях объёма: по распределению света и тени мозг пытается определить форму поверхности. Поэтому плоская фигура может казаться выпуклой или вогнутой.

Зрительная система обрабатывает информацию не мгновенно

Некоторые неподвижные изображения кажутся движущимися, пульсирующими или вращающимися. Один из известных примеров — иллюзия периферического дрейфа. Она особенно заметна, когда мы смотрим на узор периферическим зрением, а также после движения глаз или моргания.

Точный механизм этой иллюзии продолжает изучаться. Исследования показывают, что важную роль могут играть изменения размера зрачка: после движения глаз или моргания количество света, попадающего на сетчатку, ненадолго меняется, и мозг может воспринимать это изменение как движение в неподвижном узоре.

Геометрические: линии и размеры

Один из самых известных примеров — иллюзия Мюллера — Лайера. Перед нами два отрезка одинаковой длины, но стрелки на их концах заставляют один из них казаться длиннее другого.

Похожим образом работает иллюзия Понцо. Два одинаковых объекта на фоне сходящихся линий кажутся разными по размеру. Тот, который расположен «дальше», воспринимается как более крупный.

Есть и иллюзии, из-за которых прямые линии кажутся изогнутыми. Например, в иллюзиях Геринга и Вундта прямые линии на фоне расходящихся лучей воспринимаются как дуги.

А иллюзия Поггендорфа показывает, что мозг может ошибаться при оценке продолжения линии, если её часть скрыта за другим объектом.

Восприимчивость к некоторым геометрическим иллюзиям может меняться с возрастом. Например, у детей иллюзия Мюллера — Лайера часто выражена сильнее. Почему именно так происходит, до конца не ясно.

Цветовые: одинаковое выглядит по-разному

Восприятие цвета сильно зависит от окружения. Один и тот же серый квадрат на тёмном фоне покажется светлее, чем на светлом, хотя сам его цвет не меняется.

Такой механизм помогает замечать различия между предметами при разном освещении. Но одинаковые цвета в разных условиях могут восприниматься по-разному.

Иллюзии движения на неподвижной картинке

Один из известных примеров — «Вращающиеся змеи» Акиёси Китаоки. Неподвижный узор создаёт ощущение, будто отдельные участки изображения вращаются или движутся. Эффект особенно заметен при взгляде периферическим зрением.

Причины могут быть разными: особенности обработки контраста, микродвижения глаз или изменения размера зрачка. В результате неподвижное изображение кажется движущимся.

Двусмысленные изображения

Иногда на одной картинке можно увидеть сразу два разных объекта. Классические примеры — изображение, в котором можно разглядеть либо молодую, либо пожилую женщину, или рисунок, где взгляд переключается между вазой и двумя профилями.

Мозг не может одновременно удерживать обе интерпретации на первом плане. Поэтому через некоторое время одна сменяет другую.

Зрачок и иллюзия движения

После моргания или движения глаз зрачок ненадолго меняет размер, из-за чего меняется количество света, попадающего на сетчатку. Это может создавать дополнительный зрительный сигнал, который мозг интерпретирует как движение. При этом другие механизмы также могут участвовать в возникновении эффекта.

Со временем мозг привыкает к изображению

Если долго смотреть на один и тот же стимул, эффект иллюзии может постепенно ослабнуть.

Поэтому иллюзия движения может замедлиться или почти исчезнуть. После моргания или движения глаз эффект иногда появляется снова.

Оптические иллюзии помогают исследователям понять, как работает зрительная система. Если мозг предсказуемо ошибается, можно изучить условия, в которых возникает эта ошибка, и выяснить, какие механизмы восприятия в ней участвуют.

Иллюзии применяют и за пределами фундаментальной науки. Их принципы используют в архитектуре, дизайне и при создании интерфейсов: перспектива помогает визуально менять восприятие пространства, а учёт цветового контраста — добиваться нужного вида элементов.

Знание об особенностях зрительного восприятия важно и там, где ошибка может привести к серьёзным последствиям. Например, при подготовке пилотов и операторов, которым нужно отличать особенности восприятия от того, что происходит на самом деле.

Мозг постоянно интерпретирует то, что видят глаза. Обычно это помогает нам быстро ориентироваться в мире, но иногда привычные механизмы восприятия перестают работать. Тогда одинаковые линии кажутся разными, неподвижные изображения начинают двигаться, а на одной картинке мы видим сразу несколько образов.