science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe optische illusies werken

Het Hermann-raster werd voor het eerst gerapporteerd door Ludimar Hermann in 1870 en betrof het fenomeen van grijze vlekken die verschijnen op de kruising van zwarte en witte vierkanten. Wikimedia Commons

Kijk eens naar deze foto. Wat zie je? Een raster van vierkanten? Super goed. Kijk nu nog eens naar de witruimte in de 'straatovergangen'. Hoewel dit beeld, bekend als het Hermann-raster, is eigenlijk gewoon een zwart-wit raster van vierkanten, het lijkt alsof er iets meer is – kleine grijze schijfjes, of klodders duisternis, op de snijpunten van de witte lijnen. Dit raster is een van de meest klassieke voorbeelden van een optische illusie, waar je geest wordt misleid om iets te zien dat er niet is. Je ziet de donkere klodders in de witte ruimtes, maar als je precies naar de plek staart waar de klodder zou moeten zijn, het verdwijnt omdat in feite, het was er nooit om mee te beginnen.

Dit is slechts een van de talloze voorbeelden van de ogen die de hersenen voor de gek houden. Illusies bedriegen ons om verschillende redenen. Aangrenzende objecten kunnen van invloed zijn op hoe je dingen ziet. Knoeien met perspectief kan je perceptie van een object veranderen. Soms werken illusies vanwege tekortkomingen in de normale anatomie van onze ogen. Maar laten we niet alleen die 'vensters naar de ziel' de schuld geven. De hersenen, te, maakt ons schuldig aan het voor de gek houden door wat we zien. Het kan soms te snel zijn om aannames te doen over hoe de wereld zou moeten zijn in plaats van hoe de wereld werkelijk is, waardoor we dingen verkeerd zien.

Je hebt waarschijnlijk tientallen voorbeelden van optische illusies gezien en bedrogen, en je bent niet alleen. Ga terug in de geschiedenis naar de oude Grieken. Zelfs Aristoteles verwees naar hoe gemakkelijk de geest kan worden misleid door wat hij ziet. Hij merkte op dat als je naar een waterval keek en je blik verlegde naar statische rotsen in de buurt, het leek alsof de rotsen zich in de tegenovergestelde richting bewogen dan de waterval.

Zelfs de natuur doet mee aan dit bedrog. We begrijpen niet helemaal wat er in onze hersenen gebeurt als we verschillende optische illusies zien, maar sinds de 19e eeuw, wetenschappers en kunstenaars hebben meer geleerd over deze scheiding tussen realiteit en perceptie en wat het ons vertelt over de hersenen.

Inhoud
  1. De neuronen bedriegen
  2. Nu zie je het, Nu niet meer
  3. Meer dan alleen denkspelletjes

De neuronen bedriegen

"Roterende slangen" is een optische illusie ontwikkeld door professor Akiyoshi Kitaoka in 2003, waarbij gekleurde banden ("slangen") in eeuwigdurende beweging lijken te zijn, ook al is het beeld statisch. Wikimedia Commons

Onze perceptie van optische illusies wordt gecontroleerd door onze hersenen. Bijvoorbeeld, de hersenen kunnen gemakkelijk schakelen tussen twee verschillende weergaven van een object om iets dat tweedimensionaal is op een stuk papier om te zetten in een object dat we als 3D waarnemen. Maar hoe?

Het is ingewikkeld. In 1981 werd de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde toegekend, gedeeltelijk, aan David Hubel en Torsten Wiesel voor hun ontdekkingen over hoe het brein de gecodeerde communicatie die het vanuit de ogen ontvangt, interpreteert. (Dat jaar, de prijs werd toegekend aan meerdere winnaars.) Ze leerden dat er een stapsgewijs proces is in de manier waarop de hersenen analyseren wat het oog ziet. Elke zenuwcel of neuron in de hersenen is verantwoordelijk voor een specifiek detail in het patroon van het netvliesbeeld. Maar zelfs met de ontdekkingen van Hubel en Wiesel en onze kennis van de verschillende delen van de hersenen die met kleur te maken hebben, formulier, beweging en textuur, wetenschappers hebben nog steeds niet echt een idee hoe alle berichten samenkomen om onze algemene perceptie van een object te produceren.

Met behulp van MRI-scans, wetenschappers kunnen analyseren wat er in onze hersenen gebeurt als we naar illusies kijken. Ze hebben geleerd dat neuronen met elkaar kunnen concurreren om lichte en donkere vlekken te zien. De winnende neuronen beïnvloeden de boodschap die je hersenen krijgen en, daarom, wat je uiteindelijk waarneemt [bron:Hogenboom].

Een theorie die onderzoekers naar voren hebben gebracht, is dat sommige illusies ons voor de gek houden omdat ze profiteren van de manier waarop de hersenen voortdurend proberen te voorspellen wat er zal gebeuren om de kleine vertragingstijd tussen het moment waarop een gebeurtenis plaatsvindt en onze vermogen om het waar te nemen. Soms komt de voorspelling niet overeen met de werkelijkheid die de illusie weergeeft.

Een andere theorie probeert illusies van "schijnbare beweging" te verklaren, zoals de zogenaamde slangenillusie waarbij de objecten op de pagina lijken te bewegen. Hier, wetenschappers suggereren dat de kleine - bijna onmerkbare - snelle bewegingen die onze ogen maken (genaamd saccades ) die normaal gesproken door de hersenen worden gladgestreken om ons een enkel beeld te geven, zijn verantwoordelijk voor het waarnemen van beweging als die er niet is. Maar anderen zeggen dat de illusie in plaats daarvan werkt omdat het zoveel stukjes informatie tegelijk naar ons netvlies stuurt, en de gelijktijdige berichten naar onze visuele cortex veroorzaken verwarring.

Blijkbaar, niet alle illusies werken op dezelfde manier, en sommige theorieën houden niet altijd stand als er kleine wijzigingen in de illusies worden aangebracht. Dus, Kortom, we zijn nog steeds in de war over waarom onze hersenen zo in de war zijn!

Nu zie je het, Nu niet meer

In de illusie van Müller-Lyer, de lijnen lijken verschillende lengtes te hebben (vanwege de richting van de pijlen), ook al zijn ze allemaal hetzelfde. Wikimedia Commons

Optische illusies zijn overal. Aristoteles zag optische illusies in watervallen. Indiana Jones zag er een in de rotsen toen hij zijn geloofssprong maakte over de gigantische kloof in de "Indiana Jones and the Last Crusade". En we zien ze overal, van MC Van Escher-tekeningen tot trending internetmemes (was die jurk blauw of goud?).

In feite, als we eenmaal de "truc" in een illusie hebben gezien, het is bijna onmogelijk om het niet meer te zien. We kunnen onze gedachten gewoon niet terugbrengen naar een tijd waarin we niet wisten wat we net hebben geleerd. Zodra de voorkennis beschikbaar is, ons brein heeft er snel toegang toe en voegt het samen met de visuele aanwijzingen die je hebt gekregen door daadwerkelijk naar de illusie te kijken. Het 'niet ongezien'-gevoel dat veel mensen hebben als ze naar illusies kijken, is een perfect voorbeeld van het brein dat meer doet dan alleen vertalen wat onze ogen zien.

En optische illusies zijn niet alleen een functie van onze ogen en hersenen; onze perceptie kan ook grotendeels worden beïnvloed door culturele factoren. Hoewel de biologische basis voor hoe optische illusies kunnen werken universeel is voor mensen, wanneer sommige illusies worden getoond aan mensen in verschillende culturen, niet iedereen zag hetzelfde of miste dezelfde visuele aanwijzingen [bronnen:Schultz, Wijzigen].

Neem bijvoorbeeld, de Müller-Lyer-illusie. In een onderzoek, de meeste Europese Zuid-Afrikanen dachten dat de lijnen verschillende lengtes hadden, maar bosjesmannen in sommige Zuid-Afrikaanse stammen merkten terecht op dat ze even lang waren. Wetenschappers hebben getheoretiseerd dat mensen in westerse samenlevingen gewend zijn om rechte lijnen en geometrische vormen te zien, en mensen met andere culturele ervaringen worden niet blootgesteld aan dezelfde geometrische configuraties, dus hun hersenen springen niet tot dezelfde conclusies wanneer ze worden blootgesteld aan illusies die zijn gebaseerd op geometrische bedrog [bron:Schultz].

De "stemvork van de duivel" is een illusie waarbij een drieledig instrument aan het ene uiteinde verandert in twee tanden aan het andere. Wikimedia Commons

Echter, toen testcomputers die waren ontworpen om de activiteiten van de hersenen na te bootsen dezelfde illusie kregen, ze zijn ook gedupeerd. Dus de culturele invloed op de perceptie van illusies, als het echt bestaat, is nog steeds een grote vraag [bron:Schultz].

De meeste optische illusies die we gewend zijn te zien, zoals de "stemvork van de duivel", bestaan ​​al heel lang. Nieuwe illusies zijn grotendeels riffs van de oude klassiekers. Zelfs de Op-Art-beweging van de jaren zestig en zeventig, die een hele nieuwe reeks illusies als beeldende kunst tentoonstelde, gebruikte klassieke begrippen zoals de visuele invloed van aangrenzende objecten, schijnbare beweging, en wendingen op perspectief dat veel van onze oude favoriete illusies gebruiken. Mensen vandaag, echter, komen nog steeds met nieuwe kijk op optische illusies. Visieonderzoekers houden een jaarlijkse wedstrijd om de beste nieuwe illusies te vinden. De wedstrijd is niet alleen leuk, maar het dient om hen te helpen meer te bestuderen over hoe de hersenen deze beelden waarnemen.

Meer dan alleen denkspelletjes

Psycholoog Edwin Boring introduceerde het schilderij "Mijn vrouw en mijn schoonmoeder", waar de figuur lijkt te veranderen van jonge dame in oude vrouw, voor het publiek in 1930. Na verloop van tijd, de "Saaie figuur" werd vereenvoudigd tot de versie die hier te zien is. Wikimedia Commons

Optische illusies kunnen leuke spelletjes zijn. Het is een oude dame! Het is een jonge vrouw! Oude vrouw! Jonge vrouw! Beide! Geen van beide! Maar ze zijn gebruikt voor medische behandelingsdoeleinden. En er is ook gepostuleerd dat ze mogelijk een rol hebben gespeeld bij het veroorzaken van een van de grootste rampen in de recente geschiedenis.

Fantoompijn in de ledematen is het gevoel van pijn in een lichaamsdeel dat is geamputeerd en niet meer bestaat. Terwijl artsen hebben geprobeerd deze fantoompijn met medicijnen te behandelen, fysiotherapie en zelfs een operatie, enkele van de meest succesvolle behandelingen zijn geweest met wat in wezen een optische illusie is [bron:Kim]. Om deze hersenkraker te laten werken, artsen laten patiënten hun bestaande ledemaat plaatsen - bijvoorbeeld, hun rechterarm – aan de reflecterende kant van een spiegel, en hun hersenen worden voor de gek gehouden door de illusie te geloven dat de weerspiegeling van hun bestaande arm in feite hun geamputeerde linkerarm is. Hoewel de patiënt begrijpt dat dit niet waar is, de hersenen worden misleid door te denken dat de arm is teruggekeerd. De pijn verdwijnt vaak na meerdere sessies spelen met deze spiegelbehandeling [bron:NPR].

Hoezeer deze optische illusie ook geamputeerden heeft geholpen, illusies kunnen ook verantwoordelijk zijn geweest voor het veroorzaken van enige schade aan mensen. Historici hebben gepostuleerd dat het zinken van de Titanic mogelijk het gevolg was van een optische illusie die in het spel was. De atmosferische omstandigheden op de avond dat het schip zonk waren er rijp voor super-breking of de extreme buiging van het licht. Deze lichte buiging heeft er mogelijk toe geleid dat de ijsberg waarmee het schip in aanvaring kwam, visueel uit het zicht is verdwenen. Niet alleen dat, maar na de aanrijding de Titanici zelf kan het slachtoffer zijn van deze lichtbuiging, waardoor het verborgen is voor het zicht van het nabijgelegen vrachtschip, de Californische, die hem te hulp had moeten komen [bron:Smithsonian.com].

Veel meer informatie

Opmerking van de auteur:Hoe optische illusies werken

Onderzoek voor dit artikel heeft me zojuist bevestigd dat ik naar een M.C. Escher tekent urenlang en komt er nog steeds niet achter. Ik denk dat dat het punt is!

gerelateerde artikelen

  • Hoe je hersenen werken
  • Hoe te tekenen in perspectief
  • Hoe visie werkt
  • Hoe Mirages werken
  • Hoe spiegels werken

Meer geweldige links

  • Wedstrijd voor beste illusie van het jaar
  • 25 geestverruimende optische illusies die je alleen in de natuur kunt vinden

bronnen

  • Wijzigen, Adam. "Zijn deze lijnen even hoog? Het antwoord hangt af van waar je vandaan komt." Populaire wetenschap. 20 maart 2013. (5 aug. 2016) http://www.popsci.com/science/article/2013-03/are-these-walls-the-same-size-your-answer-depends-on-where-youre-from
  • Clark, Jos. "10 nette optische illusies - en hoe ze werken." Dingen die u moet weten. (5 aug. 2016) http://www.stuffyoushouldknow.com/blog/gallery/10-neat-optical-illusions-work/
  • Dahl, Melissa. "De psychologie van 'Cannot Unsee':zodra je de onthulling van een optische illusie hebt gezien, Waarom kun je er niet mee ophouden het te zien?" New York Magazine. 25 juli 2016. (5 augustus, 2016) http://nymag.com/scienceofus/2016/07/the-psychologische-appeal-of-those-viral-optical-illusions.html
  • Hogenboom, Melissa. "Hoe je ogen je geest bedriegen." BBC-toekomst. (5 aug. 2016) http://www.bbc.com/future/bespoke/story/20150130-how-your-eyes-trick-your-mind/
  • Keim, Brandon. "Rubber Hand Trick onthult Brain-Body Link." Bedrade. 25 augustus 2008. (5 aug., 2016) http://www.wired.com/2008/08/rubber-hand-tri/
  • Kim, Sae Jong; Kim, Yun Jong. "Spiegeltherapie voor fantoompijn." De Koreaanse Journal of Pain. Vol. 25, blz. 272-274. 2012. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3468806/
  • Madrigaal, Alexis C. "Dingen die je niet kunt zien (en wat ze zeggen over je hersenen)." De Atlantische Oceaan. 5 mei, 2014. (22 aug. 2016) http://www.theatlantic.com/technology/archive/2014/05/10-things-you-cant-unsee-and-what-that-says-about-your-brain/361335/
  • Nobelprijs.org. "De Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 1981." 9 oktober 1981. (12 aug., 2016) http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1981/press.html
  • NPR. "V.S. Ramachandran's Tales of the 'Tell-Tale Brain.'" 14 februari, 2011. (5 aug. 2016) http://www.npr.org/2011/02/14/133026897/v-s-ramachandrans-tales-of-the-tell-tale-brain
  • Schultz, Colin. "Zijn optische illusies cultureel?" Smithsonian.com. 21 maart, 2013. (5 augustus, 2016) http://www.smithsonianmag.com/smart-news/are-optical-illusions-cultural-6633978/?no-ist
  • Smithsonian.com. "Is de Titanic gezonken vanwege een optische illusie?" 1 maart, 2012. (5 aug., 2016) http://www.smithsonianmag.com/science-nature/did-the-titanic-sink-because-of-an-optical-illusion-102040309/
  • Universiteit van Leicester. "Hoe worden visuele illusies gebruikt in de geneeskunde en de kunsten en wat was hun rol in de geschiedenis?" 29 mei 2013. (5 augustus, 2016) http://www2.le.ac.uk/offices/press/press-releases/2013/may/how-are-visual-illusions-used-in-medicine-and-arts-and-what-was- hun-rol-in-geschiedenis

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat is het belang van virtual reality voor artsen en chirurgen?
  2. Hoe de anatomie van een rundvleeshart en een menselijk hart te vergelijken
  3. Wat is een prehistorische toolkit en hoe zou het de menselijke geschiedenis kunnen herschrijven?
  4. Hoe HeLa-cellen werken
  5. Hoe kan een babyrobotzeehond een medisch hulpmiddel zijn?
  6. Hoe zijn ggo's gemaakt?
  7. Kruising met Neanderthalers gaf mensen virusbescherming
  8. Wat zijn de functies van mRNA & tRNA?
  9. Wat zijn de kenmerken die alle bacteriën gemeenschappelijk hebben?

Wetenschap