Нейробиологи объяснили механизм, лежащий в основе классической зрительной иллюзии
Новое исследование показывает, что оценка яркости представляет собой низкоуровневый процесс и может проходить в сетчатке глаза.
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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии