五花八门视错觉，研究它们有啥用？

我们不仅要研究人的错觉，还要研究动物的错觉。

很久以前有一句话，误判是足球的一部分，或者说是足球魅力的一部分当然后来这个争论不了了之国际足球协会FIFA无法承受来自各方的压力，启动了改革2014年fifa世界杯首次引入球门线技术，高科技的鹰眼辅助裁判进行裁判

为什么裁判有时候不靠谱不要说角度问题和注意力问题没看清楚，就是球从我们面前经过，也有误判的

图一。闪光滞后效应

在一场足球比赛中，当助理裁判判断进攻球员是否越位时，由于闪光滞后效应，可能会出现判断错误在越位判定的场景中，进攻方的接球手相当于一个连续运动中的红色方块，而传球者的传球动作相当于一个突发事件，传球瞬间是助理裁判判定越位的时间标志由于闪光滞后效应，助理裁判会认为传球事件是滞后的，跑动接球手的感知位置比实际位置更接近球门，产生旗帜误差

2.助理裁判误判示意图进攻球员，助理感知的进攻球员的位置，防守方倒数第二名球员的位置，助理裁判，点击看大图)(一)在位和越位位置的几何示意图进攻传球者传球的瞬间，接球者与倒数第二名防守者的相对位置是判断是否越位的标准(b)闪光滞后效应对越位判断的影响示意图当图中阴影区域的进攻方的接球手正在向对方球门跑去的时候，在传球队友触球的瞬间，助理裁判感知到的位置(白色空心三角形)很可能比其实际位置(黑色实心三角形)更接近球门，从而产生误判

显然，了解视错觉可以让我们知道裁判在某些情况下是无辜的_∞)_除了闪光滞后效应这种无法避免的错觉，还有一些好的错觉可以用来纠错。

比如从视觉科学家的角度来看，著名的心理投射测验罗夏墨迹测验可以说是建立在视错觉的基础上更准确地说，我们的大脑总是在低信息量的随机结构中寻找已知模式这种心理现象被称为盲目崇拜(3)

图3。罗夏墨迹投射测试示例

当然，所有的火星上的脸，月亮上的兔子，龙卷风中的恶魔/神，云海中的佛像，都是因为异想天开的错误观念。

从上面两个例子可以知道，视觉不仅仅是五感中的一种感觉，而是一种需要大脑参与解读的感知解读有偏差，就有错觉

视错觉是我们的视觉系统对视觉场景的最佳适应这些适应是固化在我们大脑中的，会导致对视觉场景的不恰当解读就像医学从病人身上研究人体一样，心理学和神经科学也可以利用视觉的错误来揭示视觉系统的结构和功能，了解视觉产生的机制

视错觉有很多，大部分都没有得到有效的解释我们知道，亮度和对比度，运动，几何或角度，立体解读，认知/格式塔效应等都能引起人的视错觉从产生机理来看，视错觉大致可以分为三种:由图像本身结构引起的几何错觉，由感觉器官引起的生理错觉，由心理原因引起的认知错觉

01.亮度和对比度引起的视错觉

经典的赫尔曼格是德国生理学家卢迪马·赫尔曼(1838—1914)在20世纪70年代发现的一种视错觉现象如果你扫描下图中的白色网格，你会注意到在白线的交叉处有暗淡的灰色块，但如果你直接盯着白线的交叉处，那些灰色块会再次褪色或消失

另一种常见的类似错觉是1994年发现的闪光网格错觉它通常被视为赫曼格错觉的变体

这两种错觉非常相似，都涉及到视觉神经系统相同的处理过程:侧抑制。

人眼就像一台精密的照相机，眼睛底部的视网膜就像一张摄影胶片，由大量的视神经细胞组成。

图6。视网膜解剖结构

图7。视网膜的层次结构

当光线进入视网膜时，视网膜会将光信号转化为神经冲动，通过光感受器双极性细胞和神经节细胞的通路传递到大脑皮层的视觉中枢神经细胞对光刺激做出反应的区域称为感受野(4)

大多数视觉神经细胞的感受野分为中枢部分和外周部分，称为中枢—外周感受野它的一个重要特点是中央部分和周边部分对光的反应是相互拮抗的例如，在图8中，当感受野的外围部分(红色)接收光时，感受野的中心部分(蓝色)对光的响应被抑制

图8。中枢—外周感受野示意图

半个世纪以来，人们一直用经典的侧抑制理论来解释赫尔曼的错觉侧抑制又称侧抑制，是指受刺激兴奋的神经元会抑制邻近神经元的活动我们具体来看一下在赫曼格的幻觉中发生了什么

在图9中，我们假设红色圆盘代表视神经节细胞的感受野当感受野不小心落在网格交叉处时，周围有四个明亮的抑制块，使中间显得暗淡(灰色)，神经节细胞看街的时候，周围只有两个抑制块(左下圆盘中央)所以会比位于十字路口的神经元获得更高的刺激量，也就是看起来是白色的

可是，当我们直视交叉点时，感受野非常小这样的小感受野，无论是否位于交叉点，都不会受到影响

可是，最新研究表明，上述经典解释可能存在问题如果你稍微扭曲网格线，幻觉就会消失这说明视觉皮层在处理信息时具有方向选择性，也称为神经元的方向选择性(5)

有时候，一个静止的图像好像在慢慢移动，上图中的圆盘好像在慢慢旋转目前我们还没有完全搞清楚运动错觉的神经机制，只能说这种错觉产生的前提条件是亮度水平不对称

显然，图11中的每个大圆都是由许多放射状的扇形条带组成的每个扇形条包含一系列颜色序列，图中颜色序列的重复单位为亮白—亮黄—深黑—深蓝—亮白

图12。图11中包含的颜色序列

03.几何和角度错觉

Czollner错觉是另一种常见的视错觉1860年，德国天体物理学家约翰·卡尔·弗里德里希·泽尔纳发现与短线成锐角相交的平行线是发散的在图13中，有一系列倾斜的直线与短线重叠看起来这些直线是分散的，很快就会相交——但实际上，这九条斜直线都是平行的

类似的错觉还有博根多夫错觉，赫林错觉，赫林和乔尔纳错觉的组合(图14)。

图14。几种常见的几何和角度错觉:博根多夫错觉，(b)鲱鱼的幻觉，(三)海岭错觉和卓尔纳错觉的结合(6)

研究人员认为，Czollner错觉的形成是由于短线和长线之间的夹角导致了深度知觉基于近大远小的透视原理，长短线相交所指的方向会让人感受到纸张的深邃，而由拐角的开口指向的方向感觉上像是浅点此时，我们的视觉系统会再次自动调整——将深部分相邻的两条平行的长直线拉得更近，将浅部分的平行斜长直线推得更远——以确保正确感知它有多大，有多小但实际上所有的线都是画在一张二维的平面纸上，没有任何深度，所以看起来一条很长的直线并不平滑

04.大小恒常性机制

坚持是人脑认知的内在机制一个物体离我们越远，它在视网膜上成像就会越小，但我们不会因为离它远就认为它会变小这就是大小不变的机制在起作用

当物体的距离减半时，物体图像的尺寸加倍视觉系统会将投影在视网膜上的大小乘以假设的距离，这样我们就可以不受几何透视的影响来估计物体的大小当距离信息无效时，我们的视觉系统会重置默认设置，然后无法正确估计物体的大小比如摄影师经常使用的月亮错觉:月亮靠近地平面时，显得比在高空时要大，因为月亮离我们的距离太远，超出了估计的范围

德国社会学家弗朗茨·卡尔·米勒—莱尔在1889年发现的米勒—莱尔错觉可以用视觉的恒常性来解释在这种错觉中，视觉系统检测到深度线索——也就是线段两端箭头的方向凸角是指较近的距离，如房间内凸出的角落，凹角的意思是距离远，比如房间的凹角视觉系统认为指向内的箭头表示线段离我们很远，向外的箭头(凸角)表示线段离我们更近接下来，大小不变的机制会对我们观察到的图像进行修正:增加远(两端箭头向内)线段的长度，减少近(两端箭头向外)线段的长度因此，我们认为上(远)线段比下(近)线段长

05.格式塔效应

图16。卡尼扎广场

1955年，意大利心理学家盖塔诺·卡尼扎首次描述了卡尼扎虽然每个人都能感知到画面中的正方形，但它的轮廓是观看者自动生成的主要轮廓

图17。不可能三叉戟，又名恶魔之叉

在图17中，左图的上部看起来像三座塔这是一个U形杆，底部是弧形的如果按照右图所示连接线条，就会出现不可能的物体扩建是不合适的，因为它们将塔楼之间的空白背景变成了U形的底面这给观察者留下了一种不可思议的感觉，艺术和科学是相通的:在彭罗斯发表画作《不可能的阶梯》后仅两年，毛里求斯—埃舍尔就画出了著名的《上升与下降》

狗会有妄想症吗大脑发达的科学家已经做了一些有趣的实验

澳洲卓乐博大学的莎拉Byosiere展示了狗的艾宾浩斯—提奇纳错觉这是一种感知相对大小的错觉，以德国心理学家赫尔曼·艾宾浩斯和英国心理学家爱德华·b·蒂奇纳命名

图18。艾宾浩斯—蒂切纳错觉(7)

在最经典的版本中，两个同样大小的圆相互靠近，但一个被更大的圆包围，另一个被更小的圆包围两组放在一起，我们感知到的是大圆包围的中心圆显得比小圆包围的圆小造成这种错觉的一个主要原因是中心目标圆和周围诱导圆之间的大小对比效应

那么，对于狗来说，艾宾浩斯—蒂切纳错觉会有什么影响吗。

Byosiere小组设计了一套设备，使狗能够表达它们的感受:一个小测试室，一个小测试室，上面有触摸屏，显示各种视错觉，狗可以用鼻子与屏幕互动

图19。测试狗对艾宾浩斯—蒂切纳错觉的反应

实验结果表明，狗也有艾宾浩斯—蒂切纳错觉但是！！！但是狗和人类不同，人类认为一个实心的圆圈围着一个更小的圆圈看起来更大，而狗则选择相反

心理学家Joseph Delbauve在1865年建立了Delbauve错觉(图20)两个实际大小相同的黑色圆圈被大小不同的圆环包围着通常，对于人类的视觉来说，左边的黑色圆圈看起来比右边的略小

距离效应是产生德尔波错觉的一个重要因素当外围的诱导圈靠近中心靶圈时，中心靶圈显得更大，当它离得很远时，中心目标圆显得更小结果，我们夸大了右边中心圆的大小，因为它几乎和外环一样大，而低估了左边中圆的大小，因为它的大小比外圆小很多

狗狗眼中的Delbauve是什么错觉。

意大利帕多瓦大学的克里斯蒂安·阿格里洛(Christian Agrillo)和他的同事试图通过使用圈绑的狗粮来测试德尔布夫错觉对不同种类狗的影响(图21)。

图21。测试狗狗对Delbauve错觉的反应(8)

阿格里洛小组给每只狗提供两盘食物，间隔一米在对照组中，狗被要求在两块大小相同，承重能力不同的板中进行选择，在测试组中，狗在两个数量相同但大小不同的盘子中做出选择阿格里洛认为，无论情况如何，狗都会选择它们感觉更大的部位所以，如果狗狗也有Delbauve错觉，在试验组的条件下，应该选择小一点的盘子，小盘子里的狗粮堆好像大一点

可是，他们没有！在控制实验中，狗确实去了数量多的那一个，在测试实验中，当它必须在不同大小的盘子里选择等量的狗粮时，它们的表现基本上是随机的可是，研究人员表示，这一结果不足以发现这是否意味着狗不容易受到这些视错觉的影响，或者测试条件只是不适合检测它也可能是因为实验中的狗无论选择哪一只都会得到食物奖励，所以它们没有什么动力去选择看起来稍微大一点的那只

可是，狗和人类似乎对某些类型的视错觉有类似的反应，例如前面提到的米勒—莱尔错觉(图15)。

几年前，英国林肯大学的研究人员进行了一项实验，狗与显示米勒—莱尔错觉的触摸屏进行互动研究小组发现，经过训练选择更长线段的狗通常会选择指向内部的箭头，就像人类在执行相同任务时倾向于选择一样——这提供了一个可能的结论，即狗和人类对这种特殊的错觉有相同的感知

可是，进行这项研究的研究人员的额外控制实验和对数据的详细分析显示了对这一发现的另一种解释:狗不会根据线段的感知长度选择向内的箭头，但它们会选择整体上最大的刺激。

有趣的是，人们也研究过鱼的视错觉，比如鱼对德尔鲍夫错觉的反应鱼的错觉要看鱼的种类一项研究表明，麻雀对德尔鲍夫错觉的反应与人类和海豚相似，而孔雀鱼则刚好相反竹鲨通常不会做出明显高于偶然性的选择(9)

那么，回到终极问题，为什么人类会像关心自己的妄想一样关心其他动物本质不变最后还是要回答关于人脑的问题

在狗和人类表现出不同反应的情况下，狗选择相反的刺激或根本没有表现出敏感性，这可能是狗的视觉系统对不同种类的视觉刺激的反应不同人类尤其擅长在由小元素组成的图像中感知全局模式相反，狗可能更倾向于感知那些图像中的局部刺激这可能解释了为什么狗对艾宾浩斯—蒂切纳错觉和德尔鲍夫错觉的反应与人类不同——这两种错觉都需要在全球范围内感知，才能产生预期的效果

这种跨物种的差异可能反映了狗和人类不同的进化压力不同的物种为了适应特定的环境，进化出了不同的生理特征和功能同样的信息进入视觉系统，不同的物种可能会做出不同的处理和解读目前，科学文献中有一些证据表明，狗不像人类一样对全局刺激有强烈的偏好，但关于这一主题的研究很少(11)

Chouinard指出了另一种理解狗和人类感知差异的方式:一种动物将相似的刺激视为彼此相同的程度，而不是关注它们之间的细微差异研究发现，狗比人类更不容易感知相似刺激之间的差异

06.将来的

很多错觉现在还没有完全理解，但是为后来的实验者和技术发展提供了丰富的资源目前有一些前沿技术，用更尖端的技术手段测量人脑，从认知神经科学的角度探索错觉形成的内在机制

柏拉图在他的洞穴寓言中告诉了我们感知和现实的区别很可能我们永远也不会回头看到真正的现实，但我们可以尽力去理解它幸运的是，我们不仅可以通过错觉了解视觉的奥秘，还可以欣赏和享受它们带给我们的艺术美

参考

视觉错觉，2006年

米(meter的缩写))V. C. Baldo，R. D. Ranvaud，E. Morya，足球比赛中的旗帜错误:给现实生活带来的闪光滞后效应，《知觉》，第31卷，第10期，第10条，2002年。

马克·f·比阿，巴里·w·康纳斯，迈克尔·a·帕拉迪索，王建军译神经科学探索大脑高等教育出版社

D.M. Eagleman，视错觉和神经生物学，自然评论神经科学，第2卷，第12期，第12号艺术，2001年。

B.Roberts，M. G. Harris和T. A. Yates，诱导体大小和距离在艾宾浩斯错觉(Titchener circles)中的作用，《感知》，第34卷，第7期，第7号艺术，2005年。

南—E. Byosiere，P. A. Chouinard，T. J. Howell和P. C. Bennett，狗(家犬)看到什么狗的视觉回顾及其对认知研究的意义《评论》2018年第25卷第5期第5条

E.Pitteri，P. Mongillo，P. Carnier，L. Marinelli，狗(犬属)的分级刺激处理，《动物认知》，第17卷第4期，第4条，2014年。

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