Компьютерная модель сетчатки объяснила механизм популярной зрительной иллюзии
Широко известная оптическая иллюзия производит впечатление у зрителя, что он будто проваливается в расширяющуюся дыру. Ученые объяснили, почему так кажется — с результатами исследования можно ознакомиться в статье на сервере препринтов arXiv.
Обманы зрения имеют разную природу, даже если они выглядят похоже.
Чтобы понять механизм этой иллюзии, Насим Нематзаде, специалист по искусственному интеллекту и робототехнике из Университета Флиндерса в Южной Австралии, построила компьютерную модель клеток сетчатки. Она сфокусировалась, в частности, на ганглиозных клетках, которые определяют контраст и помогают нашему зрению адаптироваться, снижая яркость очень ярких областей или увеличивая ее для очень темных. Кстати, именно эти ганглиозные клетки отчасти объясняют, почему фотографии Луны на смартфоне часто разочаровывают — в то время как глаза могут воспринимать большой динамический диапазон, цифровые камеры испытывают трудности.
Ганглиозные клетки передают мозгу сигналы о том, что определенная область темная или светлая, но также они взаимодействуют с соседними нейронами (сальтаторное проведение, которое способствует увеличению скорости передачи данных). Согласно модели Нематзаде, те клетки, что сообщают о темноте, заставляют делать это и ближайших «коллег», даже если те «видят» свет, и за счет этого темная область расширяется.
Кроме того, в зависимости от размера ганглиозные клетки подвергаются воздействию меньшего или большего числа соседей, при этом меньшие ганглиозные клетки располагаются ближе к центру сетчатки — и, таким образом, к центру иллюзии. В результате в мозг отправляется множество запутанных сигналов, обманывая нас, заставляя воспринимать изменения и движение там, где на самом деле их нет.
«Соседние клетки каким-то образом влияют на то, что мы видим, и это все время меняется», — говорит Нематзаде.
Джолион Тросцианко из Эксетерского университета в Великобритании похвалил работу коллег. По его мнению, прежние объяснения иллюзий были слишком абстрактными и расплывчатыми.
«[Более сложные объяснения] могут быть верными — их нельзя опровергнуть. Но если вы предлагаете объяснение, которое основывается на довольно ранних этапах обработки визуальной информации в мозге, то это — для меня — более полезно», — заметил он.
Нематзаде надеется, что ее компьютерную модель можно будет применить для объяснения и других оптических иллюзий. Тросцианко, в свою очередь, считает, что она может иметь более широкое применение: «Я мог бы использовать ее для изучения закономерностей, которые мы видим в природе — полоски зебры, узоры крыльев бабочек и все подобные вещи, которые часто очень плохо понимаются».
