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.
これを見てください 格子模様があります 何の変哲もない ただの格子です 近くでよく見てください 中央の白い点に焦点を合わせて 縦横の線が交わっている この点です じっと見てください 何かおかしなところはありますか? 何もありませんね でも目を離さないで ひたすら じっと見てください この白い点に焦点を合わせたままで その周辺の視野に何が起きているかを 確認してください 他の点はまだ白いままですか? それとも灰色に点滅していますか? さて今度は このマフィン型を見てください おっと 一つが反対に 飛び出しているようですね いや ひっくり返してみたら 今度は5個が飛び出して見えませんか? いずれにせよ この型は使い物になりませんね アブラハム・リンカーンの写真です こちらは上下逆さまの写真です 変なところはありませんね あれ 逆さまのをひっくり返してみると リンカーンがちょっと変です これは3種類の錯視 私たちを錯覚させる画像です どうなっているのでしょう? 画像に魔法でも かけられているのでしょうか? 確かに灰色の点滅を 格子模様の白い点の中に 起こすことはできたでしょうが まず 言っておきます そんなことはしていません 昔ながらの紙に印刷された格子であっても 同じものが見えたはずです 実は この格子は単なる格子です 脳がそうではないように見せているのです 格子という光の情報を 脳はこのように受け取っています 見ていた白い点は 他の白い点よりも より多くの白に 4方向を囲まれています 網膜神経節細胞が 側方抑制により 相違をより引き立たせて 白色が点の周りに多いと認識します 相違が引き立つということは 輪郭がよく見えるということです そして目や脳は 物が見えるように進化しています 網膜神経節細胞は 交差点にはあまり注目しません その周囲の白い部分 つまり黒に囲まれている線の方に より側方抑制がかかるためです これは目の欠陥ではありません こう見えるなら メガネを掛けても 紙の上でもスクリーン上でも 錯視は起こるのです 錯視によって見えるものは あなたの光受容体と脳が 視覚情報を 三次元の世界へと組み立てる方法です そこでは輪郭に 注意を払う必要があるのです なぜなら輪郭があるものは 役に立つか 命を左右されるものだからです マフィン型をもう一度見てください 混乱の理由はわかりますか? 脳の視覚野はこの画像に どう光が当たるかを想定します 上部から照らす光源が 一つあると予期するのです だからこれらの影は 光が上から差していることによって 突起物の斜面か 穴の底面に できたものとしか考えられません 影を描いて このような手がかりを 注意深く再現すれば それが紙の上に描かれたものであっても 私たちの脳は反射的に 立体的な凹凸面を認識します では上下さかさまの気味の悪い リンカーンの顔はどうでしょう 顔を見ると 人の顔を認識する目的で 進化を遂げた脳の部位の 活動が盛んになります 後頭葉や側頭葉にある 紡錘状顔領域などです それもそのはずです ヒトは社交的な動物で 複雑な方法で 互いに意思疎通をします 顔を見たら 顔であることを認識して 何を表現しているかを 即座に理解しなければなりません 特に意識を集中させるのは 目と口元です これによって 相手が怒っているのか 友好的なのかを判断するのです 逆さまの顔の写真では 実は目と口元は 逆さまになっていません だから何がおかしいのか 気づかなかったのです しかし上下を元に戻すと 顔のもっとも重要な部分である― 目と口元が今度は逆さまになり 何かおかしいと気づくのです 脳が早とちりをして 何か見落としていることに気づきます 脳は怠けているのではなく 非常に忙しいのです 認知にかかるエネルギーを できるだけ効率的に使い 視覚情報に想定を織り込んで 見える世界に修正を加えてくれます 脳が即座に このような編集を 加えていると考えてください 「よし その四角形は 物体かもしれない 側方抑制で側面にある 白と黒の相違を際立たせよう 角を暗くして! 暗い灰色から 明るい灰色への変化だって? 上部からの光が曲面に 当たっていることにしておけ 次! 目にはどこもおかしいところは なさそうだな」 ほらね? 錯視によって 脳の仕事が明らかになりました 頭蓋骨の中のスタジオで 3Dアニメの監督として忙しくしています 認知にかかるエネルギーを配分して 世界を即座に映し出しています 信頼できる技術と 常にそうではないにせよ 確かな技術で