瀑布错觉:当你看到静止的物体在移动时——它告诉你关于你大脑的事情
人类着迷于视觉错觉当落到视网膜上的光线模式与我们所感知的不匹配时,就会发生这种情况。在书籍、电影和互联网允许幻象广泛传播之前,人们被它们所吸引自然界的幻象.事实上,研究幻觉的漫长历史正是从这里开始的。亚里士多德和卢克莱修都描述了在观察流动的水后产生的运动幻觉。
亚里士多德观察到下面的鹅卵石在流动水过了一会儿,他注意到水边的鹅卵石似乎在运动。与此同时,卢克莱修在一条湍急的河流中间,看着他那静止不动的马腿,注意到它似乎在向相反的方向移动方向流向。这被称为诱导运动,当云经过月亮时,月亮似乎朝着相反的方向移动,这种现象长期以来一直被观察到。
但是更多的令人信服的解释1834年,旅行的自然哲学讲师罗伯特·亚当斯(Robert adams)在观察了苏格兰的福耶斯瀑布(Falls of Foyers)后,首次提出了这种错觉。看了一会儿瀑布,他注意到附近的岩石似乎在向上移动:“在瀑布的一个特定部分坚定地看了几秒钟,欣赏着水流的汇合和交叉形成的液体窗帘,然后突然把我的眼睛转向左边,观察那些阴郁的年代磨损的岩石的垂直面,紧挨着瀑布,我看到岩石的面好像在向上运动,以与下降的水相等的明显速度,刚才让我的眼睛准备好了去看这个奇异的骗局。”
运动后效
对这一现象的描述激发了大量的研究,这种效应被称为“瀑布”错觉".基本上,在观察某物朝一个方向移动一段时间后,另一事物似乎仍会朝相反的方向移动。
亚当斯不需要理论就能知道这是一种错觉:在看瀑布之前,岩石看起来是静止的,但在看瀑布之后,它们似乎在向上移动。这一切所需要的是一种信念:随着时间的推移,物体保持不变,但对它们的感知可能会改变。这种虚幻的运动——我们在观察运动后以静止模式看到的运动——被称为运动后效。
后来对运动后效的描述是基于运动图像,如旋转的螺旋或扇形盘运动后可以停止。一旦停止,这些形状就会向相反的方向移动。
亚当斯确实为这种错觉提供了一个可能的依据。他认为,岩石的明显运动是在观看下降的水时无意识的追逐眼球运动的结果。也就是说,尽管他认为他的眼睛是静止的,但他争辩说,事实上,他们是不由自主地朝下降的水的方向移动,然后迅速返回。
但是这种解释完全错了.眼球运动不能解释这种后果,因为眼球运动会导致整个场景看起来都在移动,而不是孤立的一部分。物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach)在1875年指出了这一点,他指出,可以同时看到相反方向的运动后遗症,但眼睛不能同时朝相反方向移动。
大脑和运动幻觉
那么在这种幻觉的情况下,大脑中发生了什么呢?这对视觉科学家来说是很吸引人的,因为运动后效应错觉利用了大脑处理的一个基本方面——神经元如何对运动做出反应。
我们体内的许多细胞视觉皮层都是由某一特定方向的运动激活的。这些错觉的解释与这些“运动探测器”活动的差异有关。
当我们观察静止的物体时,“向上”和“向下”探测器的活动几乎相同。但是如果我们观察水往下掉,“向下”探测器会比“向上”探测器更活跃,我们就说我们看到了向下的运动。但是这种激活,过一段时间后,会使“down”探测器适应或疲劳,它们不会像以前那样做出反应。
假设我们观察静止的岩石。“向上”探测器的活动现在将相对于适应的“向下”探测器高,因此我们感知向上运动.(这是一个简单的解释——事实上,这都有点更复杂的比这个)。
观察瀑布错觉,我们可以注意到另一个有趣的效果——物体可以看起来在移动而不改变位置。例如,在瀑布错觉的视频中,水似乎在向上涌动,但它并没有接近顶部。这表明运动和位置在大脑中可能是独立处理的。事实上,罕见的脑损伤可以使人们在感知位置变化的同时看不到运动。我们称之为条件akinetopsia.例如,一位这样的病人描述说,流动的水看起来像冰川。
人类一直对幻觉很感兴趣,但直到上个世纪,他们才能够教会我们大脑的工作原理。随着神经科学的不断进步,我们仍然可以通过研究这些感知不匹配来了解更多关于意识和认知的知识。