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.
Vejam isto: uma grelha, nada de especial, apenas uma simples grelha. Mas olhem de mais perto, para este ponto branco no centro onde as duas linhas centrais vertical e horizontal se intersetam. Olhem bem de perto. Notam alguma coisa estranha no ponto? Pois, nada. Mas continuem a olhar. Parem e fixem-no. Agora, mantendo o vosso olhar fixo neste ponto branco, vejam o que está a acontecer com a vossa visão periférica. Os outros pontos ainda são brancos? Ou apresentam clarões de cinzento? Agora, olhem para este tabuleiro de formas de queques. Oh, desculpem, uma das formas está invertida. Está convexa em vez de côncava. Não, esperem, virem a forma. Agora são as outras que estão convexas? O que quer que seja, esta forma tem defeito. Aqui temos a foto de Abraham Lincoln, e aqui temos outra ao contrário. Nada de estranho se passa aqui. Esperem, endireitem a que está virada ao contrário. O que é que fizeram ao Abe? Estas são apenas três ilusões de ótica, imagens que nos parecem enganar. Como é que elas fazem isso? Há coisas mágicas a acontecer nas próprias imagens? Claro que poderíamos estar a colocar clarões de cinzento, nos pontos brancos periféricos da nossa grelha animada, mas, desde já vos garantimos que não estamos a fazê-lo. Veem-se os mesmos efeitos numa grelha impressa numa simples folha de papel. Na realidade, esta grelha é, realmente, apenas uma grelha. Mas não para o vosso sistema visual cerebral. Eis como ele interpreta a informação luminosa desta grelha. As interseções brancas estão rodeadas por relativamente mais de branco nos quatro lados do que qualquer ponto branco ao longo do segmento de reta. As vossas células ganglionares da retina reparam que há mais branco nas interseções porque estão organizadas para aumentarem o contraste com a inibição lateral. Maior contraste significa que é mais fácil ver os contornos de alguma coisa. E as coisas são o que os vossos olhos e cérebro evoluíram para ver. As vossas células ganglionares da retina não respondem tanto nas interseções porque há mais inibição lateral para mais pontos brancos próximos. em comparação com as linhas retas, que estão rodeadas de preto. Isto não é apenas um defeito nos vossos olhos; se veem, então as ilusões de ótica enganam-vos de óculos postos ou com este papel ou ecrã de computador bem perto da vossa cara. O que as ilusões de ótica nos mostram é a forma como os vossos fotorrecetores e cérebro montam a informação visual do mundo tridimensional que veem à vossa volta, onde se deve dar mais atenção aos contornos porque as coisas com contornos podem-nos ajudar ou matar. Olhem de novo para o tabuleiro de formas de queques. Sabem o que vos faz confusão aqui? O córtex visual do vosso cérebro faz suposições sobre a luz desta imagem. Ele espera que a luz provenha de uma única fonte, a partir de cima. E por isso, estes padrões de sombra apenas poderiam surgir pela iluminação de cima, a incidir na curvatura duma cúpula ou na concavidade de um buraco. Se recriarmos cuidadosamente estas pistas pelo desenho de padrões de sombra, mesmo numa folha de papel plana, o nosso cérebro cria reflexivamente formas côncavas ou convexas em 3D. Voltemos então ao estranho rosto invertido de Lincoln. Os rostos desencadeiam atividade em áreas do cérebro que evoluíram especificamente para nos ajudar a reconhecer rostos. Tal como a área fusiforme do rosto e outras nos lobos occipital e temporais. Isso faz sentido, também, somos animais muito sociais com formas extremamente complexas de interagirmos uns com os outros. Quando vemos os rostos, temos de reconhecer que são rostos e perceber muito depressa o que estão a expressar. E onde nos concentramos mais é nos olhos e na boca. É assim que sabemos se alguém está zangado connosco ou se quer ser nosso amigo. No rosto de Lincoln invertido, os olhos e a boca estão direitos, por isso não reparamos que algo está errado. Mas quando viramos a imagem do direito, as partes mais importantes do rosto, os olhos e a boca, estão agora invertidos, e percebemos que algo de errado aconteceu. Percebemos que o nosso cérebro tomou um atalho e que lhe escapou qualquer coisa. Mas o cérebro não foi preguiçoso, estava simplesmente muito ocupado. Ele despende energia cognitiva o mais eficientemente possível, partindo de pressupostos acerca da informação visual para criar uma visão do mundo editada e à medida. Imaginem o vosso cérebro a pedir essas edições à pressa: "Ok, aqueles quadrados podem ser objetos. "Vamos aumentar o contraste claro-escuro nos lados com inibição lateral. "Escurecer aqueles cantos! "Cinzento escuro a passar para cinzento claro? "Assumir que a luz incide de cima sobre uma curva convexa. Próximo! "Os olhos parecem-me iguais a tantos outros que já vi, nada de estranho aqui." Veem? Os nossos truques visuais revelaram o funcionamento do nosso cérebro como se fosse um realizador de filmes de animação a 3D, num estúdio dentro do vosso crânio, a distribuir energia cognitiva e a construir um mundo à pressa com os seus próprios truques testados — quase, mas nem sempre — verdadeiros.