Нейробиологи объяснили механизм, лежащий в основе классической зрительной иллюзии — Naked Science
8 минут
Денис Гордеев

Нейробиологи объяснили механизм, лежащий в основе классической зрительной иллюзии

4.6

Новое исследование показывает, что оценка яркости представляет собой низкоуровневый процесс и может проходить в сетчатке глаза.

Пример одновременного светового контраста
Пример одновременного светового контраста. Два камня, на которые указывают стрелки, имеют примерно одинаковую среднюю яркость, но воспринимаются глазом абсолютно пор разному / Sinha, Bex et al., Vision Research, 2020

Многие из вас наверняка видели эту оптическую иллюзию: две серые точки на градиентном сером фоне. Обе точки идентичны по цвету, но из-за неоднородного фона мы воспринимаем их по-разному. Этот эффект называют одновременным световым контрастом.

Нейробиологи более сотни лет пытаются выяснить механизмы, лежащие в основе этого феномена. Новое исследование, проведенное учеными из Массачусетского технологического института, показывает, что в основе одновременного светового контраста может лежать оценка яркости, которая происходит еще до того, как визуальная информация достигает зрительной коры головного мозга. Статья об этом опубликована в издании Vision Research.

Где же происходит такая оценка? Вполне возможно, что еще в сетчатке глаза. «Все наши эксперименты указывают на то, что это низкоуровневый феномен, — говорит Паван Синха, специалист по нейробиологии зрения. — Результаты помогают ответить на вопрос о том, какой механизм лежит в основе этого фундаментального процесса оценки яркости, который считается краеугольным камнем для многих других видов визуального анализа».

В рамках одного из своих исследований авторы статьи изучали слепых детей из Индии, которым возвращали зрение хирургическими методами. Оказалось, такие дети были восприимчивы к одновременному световому контрасту почти сразу после того, как обретали способность видеть (через 24-48 часов после снятия повязок с глаз). Это доказывает, что оценка яркости базируется на достаточно простой нейронной схеме, не требующей предварительного визуального опыта для своей настройки.

Типичный пример одновременного светового контраста / Sinha, Bex et al., Vision Research, 2020

Интересно, что восприятие яркости не всегда пропорционально количеству света, которое наши глаза получают от объекта или элемента изображения. «У вас может быть очень темный кусок ткани под ярким прожектором, и количество света, которое вы от него получите, может быть таким же или даже большим, чем количество света от белого листа бумаги при тусклом свете, — объясняет Паван Синха. — Перед мозгом стоит задача выяснить, насколько светлая или темная поверхность [находится в поле зрения], ориентируясь только на количество энергии, которое получает глаз».

Фактически, определяя яркость объекта или элемента, мозг должен произвести что-то вроде математического действия: умножить два числа, которые представляют собой количественные характеристики уровня освещенности и степени темноты поверхности. Полученный при этом результат будет оценкой количества энергии. Эта задача кажется невыполнимой, так как множество разных пар чисел могут давать практически одинаковое произведение.

Более сложный пример одновременного светового контраста / Sinha, Bex et al., Vision Research, 2020

Чтобы продемонстрировать, что оценка яркости — процесс низкоуровневый, ученые создали изображение куба, одна грань которого была немного ярче другой. Однако освещенность более яркой стороны была ниже, чем у менее яркой грани: из-за этого серая точка, находящаяся «в тени», выглядела темнее, чем идентичная точка, расположенная на менее яркой, но лучше освещенной поверхности. «Это противоположно тому, что происходит на стандартном одновременном световом контрасте, когда точка на темном фоне выглядит ярче, чем на светлом, — говорит Синха. — Такой результат противоречит гипотезе о том, что высокоуровневый анализ условий освещения способствует оценке яркости».

Еще одна серия экспериментов была предназначена для локализации процессов оценки яркости. В ее основе лежит любопытный факт о том, что, получая комбинированное изображение от двух глаз, мозг почти полностью утрачивает информацию о том, с какого глаза были получены те или иные данные. Однако, используя специально разработанные изображения параллелепипедов с градиентными серыми гранями, исследователи обнаружили, что для оценки яркости не нужно ждать, пока информация из двух глаз будет объединена. Согласно гипотезе, выдвинутой авторами работы, процесс оценки проходит еще в сетчатке глаза.

Эта работа меняет взгляды нейробиологов на то, как человек воспринимает визуальную информацию. Некоторые процессы, которые считались высокоуровневыми, на самом деле, базируются на достаточно простых схемах и присущи человеку уже с рождения.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 16:23
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

Позавчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

4 часа назад
4 минуты
Илья Ведмеденко

Истребитель F-15C Eagle Военно-воздушных сил США уничтожил цель ракетой AIM-120 AMRAAM на максимальной дистанции из всех известных.

Позавчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Позавчера, 16:23
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: