Check this out: Here's a grid, nothing special, just a basic grid, very grid-y. But look closer, into this white spot at the center where the two central vertical and horizontal lines intersect. Look very closely. Notice anything funny about this spot? Yeah, nothing. But keep looking. Get weird and stare at it. Now, keeping your gaze fixed on this white spot, check what's happening in your peripheral vision. The other spots, are they still white? Or do they show weird flashes of grey? Now look at this pan for baking muffins. Oh, sorry, one of the cups is inverted. It pops up instead of dipping down. Wait, no spin the pan. The other five are domed now? Whichever it is, this pan's defective. Here's a photo of Abraham Lincoln, and here's one upside down. Nothing weird going on here. Wait, turn that upside down one right side up. What have they done to Abe? Those are just three optical illusions, images that seem to trick us. How do they work? Are magical things happening in the images themselves? While we could certainly be sneaking flashes of grey into the peripheral white spots of our animated grid, first off, we promise we aren't. You'll see the same effect with a grid printed on a plain old piece of paper. In reality, this grid really is just a grid. But not to your brain's visual system. Here's how it interprets the light information you call this grid. The white intersections are surrounded by relatively more white on all four sides than any white point along a line segment. Your retinal ganglion cells notice that there is more white around the intersections because they are organized to increase contrast with lateral inhibition. Better contrast means it's easier to see the edge of something. And things are what your eyes and brain have evolved to see. Your retinal ganglion cells don't respond as much at the crossings because there is more lateral inhibition for more white spots nearby compared to the lines, which are surrounded by black. This isn't just a defect in your eyes; if you can see, then optical illusions can trick you with your glasses on or with this paper or computer screen right up in your face. What optical illusions show us is the way your photo receptors and brain assemble visual information into the three-dimensional world you see around you, where edges should get extra attention because things with edges can help you or kill you. Look at that muffin pan again. You know what causes confusion here? Your brain's visual cortex operates on assumptions about the lighting of this image. It expects light to come from a single source, shining down from above. And so these shading patterns could only have been caused by light shining down on the sloping sides of a dome, or the bottom of a hole. If we carefully recreate these clues by drawing shading patterns, even on a flat piece of paper, our brain reflexively creates the 3D concave or convex shape. Now for that creepy Lincoln upside down face. Faces trigger activity in areas of the brain that have specifically evolved to help us recognize faces. Like the fusiform face area and others in the occipital and temporal lobes. It makes sense, too, we're very social animals with highly complex ways of interacting with each other. When we see faces, we have to recognize they are faces and figure out what they're expressing very quickly. And what we focus on most are the eyes and mouth. That's how we figure out if someone is mad at us or wants to be our friend. In the upside down Lincoln face, the eyes and mouth were actually right side up, so you didn't notice anything was off. But when we flipped the whole image over, the most important parts of the face, the eyes and mouth, were now upside down, and you realized something fishy was up. You realized your brain had taken a short cut and missed something. But your brain wasn't really being lazy, it's just very busy. So it spends cognitive energy as efficiently as possible, using assumptions about visual information to create a tailored, edited vision of the world. Imagine your brain calling out these edits on the fly: "Okay, those squares could be objects. Let's enhance that black-white contrast on the sides with lateral inhibition. Darken those corners! Dark grey fading into light grey? Assume overhead sunlight falling on a sloping curve. Next! Those eyes look like most eyes I've seen before, nothing weird going on here." See? Our visual tricks have revealed your brain's job as a busy director of 3D animation in a studio inside your skull, allocating cognitive energy and constructing a world on the fly with tried and mostly -- but not always -- true tricks of its own.
Regardez ça: Voici une grille, rien de spécial, juste une grille ordinaire. Mais regardez de plus près, vers cette tâche blanche au centre où les deux lignes, horizontale et verticale, du centre se croisent. Regardez de très près. Remarquez-vous quelque chose de bizarre à propos de ce point? Oui, rien. Mais continuez à regarder. Regardez fixement. Maintenant, en gardant votre regard fixe sur ce point blanc, vérifiez ce qui se passe dans votre vision périphérique. Les autres points sont-ils toujours blancs ? Ou bien clignotent-ils étrangement en gris ? Maintenant, regardez ce moule pour cuire les muffins. Oh désolé, une empreinte est inversée et semble sortir plutôt que rentrer. Attendez, on tourne le moule. Les cinq autres forment-ils un dôme maintenant ? Quoi qu'il en soit, le moule est défectueux. Voici une photo d'Abraham Lincoln, et une autre à l'envers. Rien de bizarre ici. Attendez, tournez celle qui est à l'envers : qu'ont-ils fait à Abraham ? Ce ne sont que trois illusions d'optique, des images qui semblent nous tromper. Comment fonctionnent-elles ? Quelque chose de magique se passe-t-il dans les images elles-mêmes ? Nous aurions pu glisser en douce des points clignotants gris à la périphérie, dans notre grille animée, mais, promis, nous ne l'avons pas fait. Vous verriez le même effet avec une grille imprimée sur un bon vieux morceau de papier. En réalité, cette grille est une simple grille. Mais pas pour le système visuel de votre cerveau. Voici comment il interprète les informations lumineuses : les intersections blanches sont entourées par relativement plus de blanc sur les quatre côtés, que n'importe quel point blanc le long d'un segment. Les cellules ganglionnaires de votre rétine remarquent qu'il y a plus de blanc aux intersections parce qu'elles sont organisées pour augmenter le contraste avec une inhibition latérale. Avec un meilleur contraste, il est plus facile de voir le bord d'une chose. Ces choses que vos yeux et votre cerveau ont appris à distinguer. Vos cellules ganglionnaires de la rétine ne répondent pas autant aux intersections parce qu'il y a plus d'inhibition latérale pour plus de points blancs à proximité, comparé aux lignes qui sont entourées de noir. Ceci n'est pas un défaut dans vos yeux; les illusions optiques peuvent vous tromper même si vous portez vos lunettes ou avec ce papier ou un écran d'ordinateur sous votre nez. Ce que les illusions d'optique nous montrent, c'est la façon dont vos photorécepteurs et le cerveau assemblent l'information visuelle pour former le monde en 3D que vous voyez autour de vous, où les bords doivent attirer l'attention parce que le bord des choses peut vous aider ou vous tuer. Regardez ce moule à muffins à nouveau. D'où vient la confusion ? Le cortex visuel de votre cerveau fonctionne sur une hypothèse concernant l'éclairage de cette image. Il anticipe que la lumière vient d'une source unique, qui brille de haut en bas. Ainsi, ces ombrages ne pouvaient être causés que par de la lumière sur les côtés en pente d'un dôme, ou le fond d'un trou. Si nous recréons attentivement ces indices en dessinant ces ombrages, même sur un morceau de papier plat, notre cerveau crée par réflexe une forme 3D concave ou convexe. Maintenant, l'effrayant Lincoln avec la tête en bas. Les visages déclenchent une activité dans les zones du cerveau qui ont spécifiquement évolué pour nous aider à les reconnaître. Comme l'aire fusiforme des visages et d'autres dans les lobes occipital et temporal du cerveau. Cela a du sens, nous sommes des animaux très sociaux avec des moyens très complexes d'interagir les uns avec les autres. Quand on voit des visages, on doit les reconnaître comme tels et très vite comprendre ce qu'ils expriment. Et on se focalise sur les yeux et la bouche. Voilà comment on comprend si quelqu'un est en colère, ou veut être notre ami. Dans la tête à l'envers de Lincoln, les yeux et la bouche étaient effectivement à l'endroit, de sorte que vous n'avez rien remarqué de spécial. Mais en retournant l'image, les parties les plus importantes du visage, les yeux et la bouche, sont maintenant à l'envers, et vous avez réalisé qu'un truc louche se passait. Vous avez réalisé que votre cerveau avait pris un raccourci et avait raté quelque chose. Mais votre cerveau n'a pas été paresseux, il était juste très occupé. Donc, il dépense son énergie cognitive aussi efficacement que possible, en faisant des hypothèses au sujet de l'information visuelle pour créer une vision sur mesure du monde. Imaginez votre cerveau appelant ces modifications à la volée: D'accord, ces carrés pourraient être des objets. renfonçons le contraste noir-blanc sur les côtés avec l'inhibition latérale. Foncez les coins ! Gris foncé gris s'adoucissant en gris clair ? Supposons donc que la lumière tombe sur une courbe inclinée. Suivant ! Ces yeux ressemblent à la plupart des yeux que j'ai déjà vu, tout va bien. Vous voyez ? Ces illusions d'optique ont révélé le travail de votre cerveau en tant que directeur chargé de l'animation 3D dans le studio intérieur de votre crâne, distribuant l'énergie cognitive et construisant le monde à la volée