FoodPro Preloader

En flytende opplevelse


DEN STORE RENAISSANCE SCHOLAR og kunstneren Leonardo da Vinci forlot en arv av malerier som kombinerte skjønnhet og estetisk glede med uovertruffen realisme. Han tok stor stolthet i sitt arbeid, men anerkjente også at lerret aldri kunne formidle en følelse av bevegelse eller stereoskopisk dybde (som krever at to øyne samtidig ser litt forskjellige bilder). Ha

DEN STORE RENAISSANCE SCHOLAR og kunstneren Leonardo da Vinci forlot en arv av malerier som kombinerte skjønnhet og estetisk glede med uovertruffen realisme. Han tok stor stolthet i sitt arbeid, men anerkjente også at lerret aldri kunne formidle en følelse av bevegelse eller stereoskopisk dybde (som krever at to øyne samtidig ser litt forskjellige bilder). Han anerkjente klare grenser til realismen han kunne skildre.

Fem hundre år senere forblir grensene for å skildre dybden i kunsten sant (unntatt selvfølgelig for "Magic Eye" -stilutskrifter, som gjennom flere like elementer i utgangspunktet interleave to visninger som hjernen sorterer ut for hvert øye). Men Leonardo kunne ikke ha forventet Op Art-bevegelsen fra 1960-tallet, hvis hovedfokus var å skape illusjonen av bevegelse ved hjelp av statiske bilder. Kunstformen vokste vilt populært i kulturen som helhet - mor til en av oss (Rogers-Ramachandran) selv tapet et helt bad i en svimlende hvirvel av slike sort-hvite mønstre.

Bevegelsen oppnådde aldri statusen av sofistikert "høy kunst" i kunstverdenen. Mest visjonærer, på den annen side, fant bildene å være spennende. Hvordan kan stasjonære bilder føre til bevegelse?

Psykolog Akiyoshi Kitaoka fra Ritsumeikan University i Kyoto, Japan, har utviklet en serie bilder som heter Rotating Snakes, som er spesielt effektive for å produsere illusorisk bevegelse. Når du ser på en, ser du snart at sirkler spinner i motsatt retning. Vise bildet med din perifere visjon gjør bevegelsen mer uttalt. Stjerne fast på bildet kan redusere bevegelsens følelse, men endrer øyeposisjonen kort ved å se på den ene siden, fornyer effekten. I dette bildet ser du bevegelse i retningen som følger de fargede segmentene fra svart til blått til hvitt til gult til svart. Likevel er fargene bare tilsatt for estetisk appell og har ingen betydning for effekten. En achromatisk versjon ( b, på side 54 ) virker like bra så lenge den opprettholder luminansprofilen for den fargede versjonen (med andre ord, så lenge den relative reflekterte luminansen til de forskjellige flekkene forblir den samme).

Disse herlige skjermene unnlater aldri å titillere både voksne og unge. Men hvorfor oppstår denne illusjonen? Vi vet ikke sikkert. Det vi vet er at de merkelige arrangementene av luminansbaserte kanter på en eller annen måte "kunstig" aktiverer bevegelsesdetekterende nevroner i de visuelle veiene. Det vil si, de spesielle mønstre av luminans og kontrast lure det visuelle systemet til å se bevegelse der ingen eksisterer. (Ikke vær redd hvis du ikke ser bevegelsen, fordi noen mennesker med ellers normal visjon ikke gjør det.)

For å utforske bevegelsesoppfattelsen bruker forskere ofte testmønstre av svært korte filmer (to bilder i lengden). Tenk deg i ramme en en tett rekke tilfeldig plassert svarte prikker på en grå bakgrunn. Hvis du i rammen to forflytter hele oppstillingen litt til høyre, vil du se at platen av prikker beveger seg (hopping) til høyre, fordi endringen aktiverer flere bevegelsesdetekterende nevroner i hjernen din parallelt. Dette fenomenet kalles tilsynelatende bevegelse, eller phi. Det er grunnlaget for "bevegelse" bilder der det ikke finnes "ekte" bevegelse, bare etterfølgende stillbilder.

Men hvis i den andre rammen du forskyver prikkene til høyre og også reverserer kontrastene til alle punktene slik at de nå er hvite på grå (i stedet for svart på grå), vil du se bevegelse i motsatt retning - en illusjon oppdaget av psykolog Stuart M. Anstis, nå ved University of California, San Diego. Denne effekten er kjent som reversert phi, men vi skal fremover kalle det Anstis-Reichardt-effekten, etter de to visjonens forskere som først utforsket det. (Den andre personen var Werner Reichardt, deretter ved Max Planck-instituttet for biologisk cybernetikk i Tübingen, Tyskland.) Vi vet nå at denne paradoksale omvendte bevegelsen oppstår på grunn av visse særegenheter på den måten som bevegelsesdetekterende nevroner, kalt Reichardt-detektorer, operere i våre visuelle sentre.

Kablet for bevegelse

Hvordan er en bevegelsesdetekterende neuron i hjernen "kablet opp" for å oppdage bevegelsesretningen? Hver slik nevron eller detektor mottar signaler fra sitt mottakelige felt: en patch av netthinnen (det lysfølsomme lag av vev på baksiden av øynene). Når aktivert, sender en gruppe reseptorer i den venstre side av mottaksfeltet et signal til bevegelsesdetektoren, men signalet er for svakt for å aktivere cellen selv. Den tilstøtende klyngen av retinale reseptorer på høyre side av mottaksfeltet sender også et signal til samme celle dersom det stimuleres - men igjen er signalet for svakt i seg selv.

Forestill deg nå at en "forsinkelsessløyfe" er satt inn mellom den første oppdateringen og bevegelsesdetekterende nevronen, men ikke mellom den andre (høyre) plassen og det samme nevronet. Hvis målet beveger seg rett i det mottakelige feltet, kommer aktiviteten fra den andre patch av retina til den bevegelsesdetekterende nevronen samtidig som forsinket signal fra venstre lapp. De to signalene sammen vil stimulere nevronen tilstrekkelig for at den skal brennes. Et slikt arrangement, som er relatert til en AND-port, krever at kretsen innbefatter en forsinkelsessløyfe og sikrer retning og hastighetsspesifikitet.

Men dette er bare en del av historien. I tillegg må vi anta at vi for en eller annen grunn ikke har forstått, stasjonære skjermer som a og b produserer differensial aktivering innenfor bevegelsesmottaket, og derved resulterer i falsk aktivering av bevegelsesneuroner. Det spesielle trinnvise arrangementet av kanter-variasjonen i luminans og kontrast i hver underregion av bildet, kombinert med at selv når du fikserer jevnt, øynene dine gjør noen gang så små bevegelser, kan det være avgjørende for kunstig å aktivere bevegelsesdetektorer. Nettoresultatet er at hjernen din lurer på å se bevegelse i et statisk display.

Forbedrende bevegelse

Til slutt er det også kjent at mønstre med en viss grad av regularitet og repetitivitet vil spenne et stort antall bevegelsesdetektorer parallelt, noe som øker ditt subjektive inntrykk av bevegelse. En liten del av et display som c er utilstrekkelig til å generere merkbar bevegelse, selv om de massivt parallelle signalene fra de høyt repeterende mønstrene sammen gir sterk illusorisk bevegelse. Leserne ønsker kanskje å gjennomføre noen tilfeldige eksperimenter selv: Er illusjonen noe sterkere med to øyne enn med en? Hvor mange mandlige former eller slanger er nødvendig for å se dem bevege seg?

Måten hvorpå stasjonære bilder jobber med deres magi for å skape fortryllende inntrykk av bevegelse, er ikke fullt ut forstått. Vi vet imidlertid at disse stasjonære skjermene aktiverer bevegelsesdetektorer i hjernen. Denne ideen har også blitt testet fysiologisk, ved opptak fra individuelle nevroner i to områder av apenhjernen: Den primære visuelle cortex (V1), som mottar signaler fra netthinnen (etter å ha blitt relayed gjennom thalamus), og midt temporalområdet ( MT) på siden av hjernen, som er spesialisert på å se bevegelse. (Skader på MT forårsaker bevegelsesblindhet, hvor bevegelige gjenstander ser ut som en rekke statiske objekter, som om de er tændt av et strobelys.)

Spørsmålet er, ville statiske bilder som roterende slanger "lure" bevegelsesdetekterende nevroner? Det opprinnelige svaret synes å være ja, som det har blitt vist i en rekke fysiologiske eksperimenter publisert i 2005 av Bevil R. Conway fra Harvard Medical School og hans kolleger.

Dermed ved å overvåke aktiviteten til bevegelsesdetekterende nevroner i dyr og samtidig undersøke menneskelig bevegelsesperception ved hjelp av listige utprøvde skjermer som a, b og c, begynner forskere å forstå mekanismene i hjernen din som er spesialisert på å se bevegelse. Fra et evolusjonært synspunkt har denne evnen vært en verdifull overlevelsesaktiv som et varslingssystem for å tiltrekke seg oppmerksomheten, enten å oppdage byttedyr, rovdyr eller kompis (alle som vanligvis beveger seg, i motsetning til steiner og trær). Igjen kan illusjon være veien til å forstå virkeligheten.

Denne artikkelen ble opprinnelig utgitt med tittelen "A Moving Experience" i SA Special Editions 18, 2s, 52-55 (mai 2008)

Kreftvaksin: Ser utover tumorstørrelseHvorfor kom orkanen Michael opp til kategori 4 så fort?Astronomer Overrasket av Stor Space Rock Mindre Tett enn VannPrediktiv modellering advarer drivere en time før syltetøy forekommerBruk det og miste det: Det påvirker effekten av amerikansk forbruk på miljøetShock-Wave Showdown i det gamle vestenTordenvær hjelper med å bringe ozon ned til jordenElastisk klutmateriale gjør objekter "utilgjengelige"