Нейробіологи пояснили як мозок створює ілюзії сприйняття

Нейробіологи з Університету охорони здоров'я SUNY Downstate у Брукліні розкрили механізми того, як людський мозок створює ілюзії сприйняття та чому це відбувається. Стівен Макнік та Сусана Мартінес-Конде, які керують щорічним конкурсом «Найкраща ілюзія року» з 2005 року, пояснили, що ілюзії є явищами, при яких фізична реальність відрізняється від сприйняття.

За словами дослідників, до певної міри всі сенсорні відчуття є ілюзорними. «Ми завжди конструюємо симуляцію реальності», — стверджує доктор Мартінес-Конде. «У нас немає прямого доступу до цієї реальності. Ми живемо всередині симуляції, яку створюємо».

Вивчаючи розрив між сприйняттям та реальністю, науковці можуть краще зрозуміти, які ділянки мозку та процеси допомагають нам інтерпретувати навколишній світ. Одним з прикладів є феномен «сліпоти до змін» — неспроможність мозку помітити зміни в оточенні, особливо коли вони відбуваються поступово.

Конкурс ілюзій, який спочатку був заходом для популяризації науки на академічній конференції, перетворився на щорічне змагання, відкрите для всіх бажаючих у світі. Організатори спочатку хвилювалися, що людям не вистачить ілюзій для подання на конкурс. «Але цього насправді ніколи не сталося», — розповідає доктор Мартінес-Конде. «Натомість люди почали розробляти ілюзії спеціально для участі в конкурсі».

Ілюзії зустрічаються в багатьох формах. Деякі з'являються в повсякденному житті, коли спостерігач помічає, що те, що він бачить, не відповідає тому, що відомо як реальне. Аристотель описав одну з найдавніших відомих ілюзій: після тривалого споглядання течії струмка він помітив, що нерухомі камені на протилежному березі здавалися такими, що рухаються проти течії.

Інші ілюзії створюються навмисно. Сині ряди на зображенні, які здаються нахиленими, є варіантом старішої ілюзії, виявленої на стіні кафе у 1970-х роках. Ця ілюзія ілюструє, як певні форми можуть спотворювати вигляд інших, коли електричні сигнали в мозку заважають один одному.

Зображення зірки, яке потрапило до фіналу конкурсу 2012 року, є переробкою попередніх ілюзій, що демонструють периферійний дрейф — явище, коли статичне зображення здається рухомим. Периферійний дрейф виникає, коли очі кліпають або мимовільно рухаються під час розгляду зображення з чітким кольоровим візерунком, але припиняється, коли погляд фіксується на одній точці.

Завдяки знанням про мозок нейробіологи можуть навіть передбачати ілюзії. У 1998 році доктор Макнік точно передбачив, що центральна смуга в ілюзії зникне, якщо зовнішні смуги підійдуть занадто близько одна до одної. Це відбувається тому, що коли смуги розташовані близько одна до одної, нейрони мозку, які сприймають зовнішні смуги, можуть маскувати сигнали від нейронів, що сприймають центральну смугу. Цей ефект стає більш вираженим при розгляді смуг периферійним зором.

«Це означає, що важлива відстань у вашому розумі, а не реальний простір», — пояснює доктор Макнік.

Будь-яке з п'яти почуттів може створювати ілюзії. Різкий запах, який зникає через деякий час просто тому, що ніс адаптувався до нього, є прикладом нюхової ілюзії.

Більшість ілюзій, поданих на конкурс, пов'язані зі зоровим сприйняттям. Частково це пояснюється тим, що конкурс проводиться онлайн — у сфері, недоступній для смаку, дотику та нюху. Але конкурс також відображає, яка частина людського мозку присвячена осмисленню того, що ми бачимо.

«Чим більше обчислювальної потужності у вас є, тим більше ілюзій ви отримуєте», — вважає доктор Мартінес-Конде.

Вона та доктор Макнік описують сприйняття як набір прийомів, які наш мозок, еволюціонувавши для швидкої роботи, використовує для ефективної навігації у світі. Але такий підхід до сприйняття має обмеження, і ілюзії є тому доказом. Вони є «тріщинами в штукатурці» всесвіту, який наш мозок конструює для нас, каже доктор Макнік.

Дослідження ілюзій допомагає науковцям зрозуміти фундаментальні принципи роботи мозку та механізми сприйняття. Це знання може мати практичне застосування в різних галузях, від медицини до технологій штучного інтелекту, де розуміння того, як працює людське сприйняття, є критично важливим для створення ефективних систем взаємодії між людиною та машиною.