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10 の賞を受賞した目の錯覚と脳のパズル

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新しい本のときChampions of Illusion: 気が遠くなるような画像と謎めいた脳パズルの背後にある科学トリニ ラジオのオフィスに到着したとき、私たちは十分な速さでそれをめくることができませんでした。

ニューヨークのブルックリンにある SUNY ダウンステート メディカル センターの眼科、神経学、生理学、薬理学の教授であるスサナ マルティネス コンデとスティーブン マックニックによって作成されたこの本は、年間最優秀イリュージョン コンテストの受賞歴のある画像の魅力的な編集です。は、2005 年にマルティネス-コンデとマックニックが神経科学のカンファレンスのために初めて作成したものです。著者が書いているように:

あなたの脳は、現実のものと一致するかどうかにかかわらず、世界のシミュレーションを作成します。あなたが体験する「現実」は、そのシミュレーションとの排他的な相互作用の結果です。私たちは「錯覚」を、あなたの知覚が容易に明らかな形で物理的な現実と異なる現象と定義します。そこにないものが見えたり、そこにあるものが見えなかったり、物理的特性を反映しない方法で何かが見えたりすることがあります。

画家が平らなキャンバスに奥行きの錯覚を作り出すのと同じように、私たちの脳は、本質的に 2 次元の網膜から届く情報に基づいて奥行きの錯覚を作り出します。錯覚は、深さ、色、明るさ、および形が絶対的な用語ではなく、主観的で、脳の回路によって積極的に作成された相対的な経験であることを示しています。これは、視覚的経験だけでなく、あらゆる感​​覚的知覚、さらには感情、思考、記憶について考える方法にも当てはまります。 「赤み」の感覚、「四角」の外観、または愛憎などの感情を経験しているかどうかにかかわらず、これらは脳内のニューロンの活動の結果です。

はい、そこには現実の世界があり、あなたは自分の周りで起こる出来事を、たとえ不正確であれ不完全であれ、知覚します。しかし、あなたの経験が物理的な現実と完全に一致することは決してないという意味で、あなたは実際に現実の世界に住んだことはありません。代わりに、脳は感覚系からデータの一部を収集しますが、その一部は非常に不正確であるか、率直に言って間違っています。

間違うことがこんなに楽しいことはありません。ここに私たちのお気に入りの 10 の画像があります。イリュージョンのチャンピオン、それらがどのように、なぜ機能するかについての本からの説明が付いています。

1. 「The Coffer Illusion」、Anthony Norcia // Smith-Kettlewell Eye Research Institute、米国、2007 ファイナリスト

スタンフォード大学の Anthony Norcia による格間錯視

'Coffer Illusion' スタンフォード大学の Anthony Norcia の許可を得て使用

網膜から脳に伝達される情報は、視神経の神経線維の数 (約 100 万本) などの物理的な制限によって制約されます。これらの繊維のそれぞれがピクセル (デジタル画像の 1 つの点) を生成する役割を果たしている場合、すべき日常の視覚では、iPhone カメラの画像よりも解像度が低くなりますが、もちろん、これは私たちが知覚するものではありません。

私たちの視覚システムがこれらの制限を克服する方法の 1 つは、網膜が低解像度のイメージング デバイスであるという基本的な真実にもかかわらず、完全に実現された世界の認識を私たちに提示することです。私たちの脳は、オブジェクトを識別するために重要なそれらのユニークなコンポーネントを優先的に抽出、強調、および処理します。コーナーなどのオブジェクトの輪郭の鋭い不連続は、直線のエッジや柔らかな曲線よりも多くの情報が含まれているため、冗長性が少なく、したがって視覚にとってより重要になります。知覚結果は、角が非角よりも目立つということです。

Coffer Illusion には、一見では見えない 16 の円が含まれており、パターンの直線的な形状によって隠されています。この錯覚は、少なくとも部分的には、私たちの脳が角や角度に夢中になっていることに起因している可能性があります。

2. 「回転するヘビの錯視」北岡明佳 // 立命館大学、日本、2005年ファイナリスト

「蛇の回転錯視」北岡明佳の許可を得て使用

この錯覚は、静止した画像から幻想的な動きをどのように知覚するかを示す素晴らしい例です。フィギュアの周りで目を動かすと、パターンの「ヘビ」が回転して見えます。実際には、あなたの目以外は何も動いていません!

「ヘビ」の中心の 1 つをじっと見つめていると、動きが遅くなるか、停止することさえあります。ホルヘ・オテロ=ミランと共同で実施した私たちの研究では、人々が画像を見たときに行う、ぎくしゃくした目の動き (マイクロサッケード、大きなサッケード、さらにはまばたきなど) が、北岡の回転ヘビ。

Alex Fraser と Kimerly J. Wilcox は、1979 年にこのタイプの幻想的なモーション効果を発見しました。彼らは、動いているように見える輝度勾配の繰り返しのスパイラル配置を示す画像を開発しました。フレイザーとウィルコックスの錯覚は北岡の錯覚ほど効果的ではありませんでしたが、多くの関連する効果を生み出し、最終的に回転蛇につながりました。この一連の知覚現象は、特定の明るさのカラー パッチまたはグレースケール パッチが周期的に配置されることを特徴としています。

2005年、ベビル・コンウェイと彼の同僚は、北岡の幻想的なレイアウトが視覚皮質の動きに敏感なニューロンの反応を駆動し、ほとんどの人 (すべてではない) が画像の動きを知覚する理由の神経基盤を提供することを示しました。私たちの視覚ニューロンは、まるでヘビが実際に動いているかのように反応するからです。

なぜこの錯覚が誰にでも当てはまらないのですか? 2009 年の研究では、ドイツのギーセンにある Justus Liebig University の Jutta Billino、Kaiハンバーガー、Karl Gegenfurtner が 139 人の被験者を対象に、回転するヘビのパターンを含む、動きを伴う一連の幻想を使ってテストしました。彼らは、高齢者は若い被験者よりも幻想的な回転を知覚しないことを発見しました。

3. 「The Healing Grid」金井良太//ユトレヒト大学、オランダ、2005年ファイナリスト

healing grid illusion by Ryota Kanai

「The Healing Grid」金井良太氏の許諾により使用

この画像を自由に見てみましょう。中央に水平線と垂直線が交差する規則的なパターンがあり、左右に不規則な十字の不規則な格子が並んでいます。画像の中央にある交差点の 1 つを選択し、30 秒ほど見つめます。グリッド自体が「回復」し、完全に規則正しくなっていることがわかります。

この錯覚は、部分的には、変化のない視覚的イメージが見えなくなる現象である「知覚フェージング」に由来します。パターンの中心を凝視すると、周辺視野の解像度が比較的低いため、グリッドの外側の部分が中心よりもフェードします。退色した外側の側面を「再構築」するために脳が課すその後の神経の推測は、感覚入力が基本的に無秩序である場合でも、中心から入手可能な情報と、構造と秩序を求める神経系の固有の傾向に基づいています。

カオスは本質的に秩序がなく予測できないため、脳は本当にカオスな情報 (テレビ画面のホワイト ノイズなど) を処理するために多くのエネルギーとリソースを使用する必要があります。このような画像を単純化して順序付けすることで、脳は処理しなければならない情報の量を減らすことができます。たとえば、脳は、すべての十字架の位置を追跡するのではなく、黒い背景に対して白い行と列の直線的なフレームワークとして画像を保存できるため、エネルギーと精神的な保存スペースを節約できます。また、そのようなオブジェクトの意味の解釈を簡素化します。

アカエイはどのように見えますか

4.「愛のマスク」、ジャンニ・サルコーネ、コートニー・スミス、マリー・ジョー・ウェーバー // アルキメデス研究所プロジェクト、イタリア、2011年ファイナリスト

ジャンニ・サルコーネ、コートニー・スミス、マリー・ジョー・ウェーバーの愛の仮面

「愛の仮面」 ジャンニ・サルコーネ、コートニー・スミス、マリー・ジョー・ウェーバーの厚意による. Copyright © ジャンニ A. サルコーネ、giannisarcone.com。全著作権所有。

この錯覚は、イタリアの知覚パズルを専門とするコンサルティング グループ、アルキメデスの研究所に送られた 2 人の恋人の古い写真から発見されました。グループのリーダーであるジャンニ・サルコーネは、壁にピンで留められたその像を見て、近視だったので、それは単一の顔だと思った.眼鏡をかけた後、彼は自分が見ているものに気づきました。次に、チームは美しいベネチアン マスクを写真に重ね合わせて、最終的な効果を作成しました。

このタイプの錯視は「双安定」と呼ばれます。これは、古典的な顔/花瓶の錯視のように、1 つの顔または複数の顔が見える可能性があり、同時に両方が見えるわけではないためです。私たちの視覚システムは、期待されるものを認識する傾向があり、マスクは 1 つしか存在しないため、一見すると、マスクが 1 つの顔を囲んでいると想定されます。

5. 「Age Is All In Your Head」ビクトリア・スカイ//アメリカ、2014年ファイナリスト

年齢はすべてあなたの頭の錯覚の中にあります ヴィクトリア・スカイ

'Age Is All in Your Head' ヴィクトリア・スカイの許可を得て使用

マジシャン、写真家、イリュージョン クリエーターのヴィクトリア スカイは、10 代の頃、父親のポートレート写真を撮るのに苦労していました。強い頭上の照明がショットを台無しにしていたので、彼女はカメラを傾けてまぶしさを避けました。最初に一方に、次にもう一方に傾けました。彼女がカメラを前後に動かすと、父親が 10 代から男の子、そして大人へと変化するのが見えました。

スカイの錯視は、アナモルフィック遠近法の例です。彼女はカメラを傾けることで、2 つの反対側の消失点を作成し、年齢の進行と退行の錯覚を引き起こしました。加齢とともに頭頂部が狭くなり、顔の下半分が膨らみ、顎が引き締まり、大人っぽく見えます。年齢退行の場合、逆のことが起こります。額が広がり、あごが狭くなり、子供のような外観になります。

スカイは、鏡に映った自分自身を見ると、両親が時々見えますが、常にそうとは限らない理由を、彼女の錯覚が説明しているのではないかと考えています。 「鏡を見て母親を見たとき、私にそれが起こるのだろうか.私がカメラと父親と同じように頭を傾けて年をとったから、私は彼女を見ているのだろうか?彼女は尋ねた。

6. 'The Rotating-Tilt-Lines Illusion', シモーネ・ゴリとカイ・ハンバーガー

シモーネ・ゴリとカイ・ハンバーガーによる傾斜した線の回転錯視

'The Rotating-Tilted-Lines Illusion' シモーネ・ゴリとカイ・ハンバーガーの許可を得て使用

錯覚を体験するには、中央の領域を凝視しながら頭を前後に動かします (または、頭を動かさないでページを動かします)。画像に近づくと、放射状の線が反時計回りに回転して見えることに注意してください。画像から離れると、線が時計回りに回転して見えます。視覚科学者は、幻想的な動きが実際の動きによっても活性化される脳領域を活性化することを示しています。これは、幻想的な動きの知覚が実際の動きの知覚と質的に類似している理由を説明するのに役立つ可能性があります。

7.「脈動する心臓」、ジャンニ・サルコーネ、コートニー・スミス、マリー・ジョー・ウェーバー // アルキメデス研究所プロジェクト、イタリア、2014年ファイナリスト

ジャンニ・サルコーネ、コートニー・スミス、マリー・ジョ・ウェーバーによる心臓の鼓動の錯覚

「心臓の鼓動」 ジャンニ・サルコーネ、コートニー・スミス、マリー・ジョー・ウェーバーの厚意による. Copyright © ジャンニ A. サルコーネ、giannisarcone.com。全著作権所有。

このオプ アートにインスパイアされたイリュージョンは、完全に静止したイメージから動きが広がる感覚を生み出します。コントラストを適切に組み合わせた静的な反復パターンは、視覚系の運動に敏感なニューロンをだまして、運動を信号で伝えます。赤と白の針状の線が向かい合って平行に並んでいることで、どんどん広がっていくハートを感じさせてくれます。同様の方法で区切られた他のアウトラインも、脈動して膨らんで見えるでしょう。

8. 「幽霊の視線」ロブ・ジェンキンス // グラスゴー大学、英国、2008 年第 2 位

ロブ・ジェンキンスによる幽霊のような凝視錯視

「Ghostly Gaze」ロブ・ジェンキンスの許可を得て使用

宇宙から見た人工物

人がどこを見ているのかわからないと、私たちは不安になります。暗いサングラスをかけている人と話すのが気まずくなるのはそのためです。そして、誰かが「ミステリアス」に見えるように暗いサングラスをかけているのはそのためです。 Rob Jenkins によって作成された Ghostly Gaze Illusion は、この不安な効果を利用しています。この錯視では、双子の姉妹が遠くから見ているように見えます。しかし、近づいてみると、姉妹たちがあなたをじっと見つめていることに気づきます!

イリュージョンは、同じ女性の 2 つの写真を組み合わせたハイブリッド イメージです。重なり合った写真は、2 つの重要な点で異なります。空間の詳細 (細かいまたは粗い) と視線の方向 (横または正面) です。顔を見合わせた画像には粗い特徴しか含まれていませんが、正面を向いている画像はシャープなディテールで構成されています。写真に近づくと細かいところまで見えて、お姉ちゃん達は真っ直ぐ前を見ているように見えます。しかし、あなたが離れると、大雑把なディテールが支配し、姉妹はお互いの目を見ているかのように見えます。

9. 「とらえどころのないアーチ」デヤン・トドロヴィッチ // ベオグラード大学、セルビア、2005 年ファイナリスト

Dejan Todorovic によるとらえどころのないアーチ錯視

「とらえどころのないアーチ」 Dejan Todorovic の許可を得て使用

これは、3 つの光沢のある楕円形のチューブのイメージですか。それとも、3 組の山と溝が交互に並んでいるのでしょうか?

図の左側は3本のチューブに見えますが、右側は波形の表面のように見えます。この錯覚は、私たちの脳が図の表面の明るい縞を、チューブの山と谷のハイライトまたは溝の間の屈折のいずれかとして解釈するために発生します。照明の方向を決定することは困難です。それは、光が後退する表面と拡大する表面のどちらに当たるかによって異なります。

画像がチューブからグルーブに切り替わる場所を特定しようとすると、気が狂います。実際、遷移領域はありません。イメージ全体は「チューブ」と「溝」の両方ですが、私たちの脳は一度にどちらか一方の解釈しか決定できません。この一見単純なタスクは、オブジェクトの形状を決定するための神経メカニズムを短絡させます。

10.「浮遊星」ジョセフ・ハウトマン/カイア・ナオ、2012年ファイナリスト

ジョセフ・ハウトマン、別名カイア・ナオによる浮遊星のイリュージョン

「浮遊星」 ジョセフ・ハウトマン、別名カイア・ナオの許可を得て使用。 Copyright © カイア・ナオ

この五point星は静止していますが、多くの観察者は時計回りに回転しているという強い錯覚を経験します。 「カイア・ナオ」というペンネームでグラフィックデザイナーとして活動しているアーティスト、ジョセフ・ハウトマンによって作成された、北岡のローテーション・スネーク・イリュージョンのバリエーションです。 Hautman は、北岡が使用した幾何学的なパターンとは異なり、不規則なパターンが幻想的な動きを実現するのに特に効果的であると判断しました。

ここで、ダークブルーのジグソー ピースには、明るい色の背景に白と黒の境界線があります。画像を見渡すと、目の動きによって動きに敏感なニューロンが刺激されます。これらのニューロンは、オブジェクトが空間を移動するときに、オブジェクトの輪郭を示す明暗の境界線を変化させることにより、動きを通知します。白、明るい色、黒、暗い色の領域間の遷移を慎重に配置すると、ニューロンは、静止したエッジではなく、同じ方向の継続的な動きを見ているかのように反応するようになります。