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两位神经科学家眼中的光学幻觉:揭秘人脑感知的奥秘

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How Two Neuroscientists View Optical Illusions

光学幻觉不仅是视觉的奇观,更是神经科学探索人类感知机制的重要窗口。通过解析两位顶尖神经科学家对光学幻觉的见解,揭示大脑如何构建现实,理解感知与真实之间的微妙关系。

在我们日常生活中,视觉是最重要的信息来源之一。然而,我们所看到的世界并非完全等同于客观现实,它更多是一种大脑构建的“模拟现实”。这种模拟有时会出现偏差,产生光学幻觉。两位著名神经科学家,美国纽约州立大学下城健康科学大学(SUNY Downstate Health Sciences University)的斯蒂芬·麦克尼克(Stephen Macknik)和苏萨娜·马丁内斯-孔德(Susana Martinez-Conde)对光学幻觉的研究为我们揭示了大脑如何处理视觉信息以及幻觉产生的机制。 光学幻觉现象本质上是感知与物理现实之间的脱节。麦克尼克和马丁内斯-孔德通过举办“年度最佳幻觉竞赛”持续多年,旨在利用这些视觉错觉帮助科学界深入理解人类视觉系统的局限性与漏洞。

该竞赛自2005年开始,已经成为全球范围内的盛会,极大推动了对视觉感知现象的关注与探讨。 在最新一届竞赛中,迈克尔·A·科恩(Michael A. Cohen)创作的“变换室幻觉”(The Changing Room Illusion)荣获第二名。这个幻觉视频展示了一个等待室环境中的物体逐渐发生变化,部分家具消失或者转换,甚至天花板板块也在悄然“蒸发”。令人玩味的是,这些变化逐渐进行,很多人难以察觉,从而体现了“变化盲”(change blindness)的视觉现象。这是大脑未能即时捕捉细微环境变化的一种表现。通过这一现象,我们得以窥见大脑视觉处理中的某些盲点。

变化盲是大脑为适应复杂视觉环境而采取的一种效率策略。人类眼睛每秒接收大量信息,大脑必须筛选出最为重要的部分进行深度处理,否则处理负荷将巨大到无法承担。慢性变化容易被忽视,反映出大脑的感知机制既有优势也有缺陷。麦克尼克指出,幻觉展示的正是物理现实与感知的分歧,这种距离揭示了神经系统如何对视觉输入进行加工。 马丁内斯-孔德进一步强调,我们所有的感官体验在某种程度上都是“幻觉”。我们并不直接感知世界的真实面貌,而是大脑基于先前经验、当前刺激和预测模型所构建的一个“现实模拟”。

这一观点贴合现代神经科学对认知和感知的理解——感知是一种构建过程,而非简单复制。我们的主观世界是脑内模拟和解释结果,是一个动态不断更新的认知构造。 从神经科学角度看,光学幻觉成为探索不同脑区功能的窗口。研究发现,视觉皮层的多个区域在处理运动、颜色、深度和形状等信息时协同工作,而幻觉通常反映了这些处理环节中的“信息错配”或“优先级调整”。通过理解幻觉产生的机制,科学家得以推断出哪些脑区与哪些感知环节密切相关,揭示神经网络在现实感知中的运作法则。 这种研究不仅有深远的理论价值,也对临床诊断和治疗某些视觉及认知障碍提供了帮助。

比如,理解变化盲和视觉忽略症对于中风患者恢复视觉认知功能尤为关键。同时,幻觉现象的研究也启发人工智能领域,促使电脑视觉系统朝模拟人类感知的方向发展,更加精准地处理现实世界的复杂信息。 作为年度最佳幻觉竞赛的主办人,麦克尼克和马丁内斯-孔德鼓励公众参与视觉科学的探索。通过竞赛的形式,他们使研究成果更易于被公众理解和传播,同时刺激全球创意人才设计新的视觉幻觉来挑战人类大脑的认知极限。许多幻觉作品不仅令人惊叹,也促进了科学与艺术的跨界融合。 总结来说,光学幻觉远非简单的视觉游戏,它是认知神经科学中的一个关键课题,旨在揭示感知与现实间的复杂互动。

斯蒂芬·麦克尼克和苏萨娜·马丁内斯-孔德的研究及团队活动为我们提供了一扇窗口,观察和理解大脑如何从零散视觉信号中构建出一幅连贯的世界图景。他们指出,我们每个人都生活在大脑创造的“模拟现实”中,这既是感知的基础,也为我们理解认知障碍、提升人工智能和探索人类意识留下无限可能。

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