Złudzenia optyczne - skąd się biorą?

Złudzenia optyczne od wieków fascynują ludzi, będąc źródłem zarówno rozrywki, jak i badań naukowych. To zjawisko, w którym nasz mózg interpretuje bodźce wzrokowe w sposób, który odbiega od rzeczywistości. Choć widzimy coś, co wydaje się realne, w rzeczywistości nasze zmysły i umysł ulegają pewnym złudzeniom. W tym artykule postaramy się wyjaśnić, skąd biorą się złudzenia optyczne, jak działają i dlaczego nasz mózg czasem się myli.

Czym są złudzenia optyczne?

Złudzenia optyczne to zjawiska percepcyjne, w których obraz docierający do naszych oczu jest interpretowany przez mózg w sposób, który różni się od rzeczywistości. Złudzenia te mogą przybierać różne formy, od prostych graficznych sztuczek po skomplikowane wzory, które wydają się poruszać, zmieniać kształt lub kolor.

Podstawowym źródłem złudzeń optycznych jest sposób, w jaki nasz mózg przetwarza informacje wizualne. Każdego dnia nasze oczy przekazują do mózgu olbrzymią ilość danych, które muszą zostać zinterpretowane w sposób szybki i skuteczny. Aby to osiągnąć, nasz mózg korzysta z pewnych skrótów myślowych, które zazwyczaj pomagają w szybkim rozpoznawaniu obiektów i scen. Czasem jednak te skróty prowadzą do błędów, skutkując powstawaniem złudzeń optycznych.

Klasyfikacja złudzeń optycznych

Złudzenia optyczne to dowód na to, że nasz mózg czasami płata nam figle. Możemy je podzielić na trzy główne kategorie: fizyczne, fizjologiczne i poznawcze – każda działa na inny sposób.

Złudzenia fizyczne

Złudzenia fizyczne wynikają z naturalnych warunków, które zmieniają to, jak widzimy rzeczy. Na przykład, góry mogą wydawać się bliżej w słoneczny dzień, bo powietrze jest czystsze i nie ma zamglenia, które normalnie pomaga nam ocenić odległość. Albo kij w wodzie – zanurzony wydaje się wygięty, ponieważ światło załamuje się na granicy powietrza i wody.

Złudzenia fizjologiczne

Złudzenia fizjologiczne pojawiają się z powodu reakcji naszego wzroku na różne bodźce. Kiedy patrzysz na jasne światło, a potem zamykasz oczy, możesz zobaczyć powidoki – to efekt nadmiernej stymulacji oczu. Inny przykład to siatka Hermanna, gdzie widzisz szare plamy na przecięciach linii, choć ich tam nie ma. To wynika z tego, jak nasze receptory w oku reagują na kontrast.

Złudzenia poznawcze

Złudzenia poznawcze to wynik tego, jak nasz mózg interpretuje obraz. Czasem nasz umysł dodaje coś, czego nie ma, jak wtedy, gdy widzisz twarze w chmurach (tj. pareidolia). Istnieją różne rodzaje złudzeń poznawczych:

• Niejednoznaczne - obrazy, które można widzieć na kilka sposobów, jak kostka Neckera, którą można postrzegać z dwóch różnych perspektyw.
• Zniekształcające - gdzie linie czy kształty wydają się różne, mimo że są identyczne, jak w iluzji Müllera-Lyera.
• Paradoksalne - przedstawiają obiekty niemożliwe, jak trójkąt Penrose'a, który wydaje się trójwymiarowy, ale taki nie jest.
• Fikcyjne - gdzie widzisz coś, czego nie ma, jak trójkąt Kanizsy, który twój mózg "dorysowuje".

 

Dlaczego nasz mózg tworzy złudzenia?

Aby zrozumieć, dlaczego nasz mózg jest podatny na złudzenia optyczne, warto przyjrzeć się bliżej temu, jak przetwarzane są informacje wzrokowe.

1. Przetwarzanie wzrokowe - od oka do mózgu
   Informacje wzrokowe, które odbieramy, zaczynają swoją podróż od światła wpadającego do oka i trafiającego na siatkówkę. Tam znajdują się komórki fotoreceptorowe (czopki i pręciki), które przekształcają światło w sygnały elektryczne. Te sygnały są następnie przesyłane do mózgu przez nerw wzrokowy, gdzie trafiają do kory wzrokowej. Kora wzrokowa jest odpowiedzialna za przetwarzanie podstawowych cech obrazu, takich jak kształt, kolor, ruch i głębia. Jednak przetwarzanie wzrokowe to nie tylko analiza prostych bodźców. Informacje te muszą zostać zintegrowane i zinterpretowane w kontekście, aby nadać im znaczenie.
   
   
2. Kontekst i oczekiwania
   Nasz mózg nie działa jak kamera, która rejestruje obrazy w sposób obiektywny. Zamiast tego, wykorzystuje wcześniejsze doświadczenia, kontekst oraz oczekiwania, aby wypełnić brakujące elementy obrazu. Np. jeśli widzimy część przedmiotu, nasz mózg automatycznie stara się uzupełnić resztę, opierając się na wcześniejszych doświadczeniach. W wielu przypadkach pomaga to w szybkim rozpoznawaniu obiektów, jednak czasem prowadzi do błędów i złudzeń.
   
   
3. Równoległe przetwarzanie informacji
   Kora wzrokowa nie przetwarza informacji w sposób liniowy. W rzeczywistości różne aspekty obrazu (jak kształt, kolor, ruch) są analizowane równolegle w różnych częściach mózgu. Te informacje muszą zostać zintegrowane w spójny obraz, co czasem może prowadzić do konfliktów i złudzeń. Przykładem jest złudzenie koloru, gdzie kontekst otoczenia może wpływać na to, jak postrzegamy barwy (np. iluzja szachownicy Adelsona, gdzie dwa pola o identycznej barwie wydają się mieć różne kolory w zależności od otoczenia).
   
   
4. Automatyzacja i uproszczenia
   Mózg jest mistrzem w automatyzacji i upraszczaniu zadań. Aby przetwarzać ogromne ilości informacji wzrokowych, często korzysta z heurystyk – prostych zasad, które zazwyczaj działają, ale czasami mogą prowadzić do błędów. Na przykład, mózg zakłada, że światło pochodzi z góry, co może prowadzić do złudzeń związanych z cieniowaniem (np. złudzenie piłki, która wydaje się być wypukła lub wklęsła w zależności od kierunku cienia).
   
   

Najpopularniejsze złudzenia optyczne - przykłady

Złudzenia optyczne to świetny dowód na to, jak łatwo nasz mózg może zostać oszukany przez oczy. Przyjrzyjmy się kilku najbardziej znanym złudzeniom, które zaskakują i bawią ludzi na całym świecie.

Iluzja Müllera-Lyera

Ta iluzja to prawdziwy klasyk. Dwie linie tej samej długości, ale na końcach jednej z nich są strzałki skierowane na zewnątrz, a na końcach drugiej – do wewnątrz. Choć obie linie są identyczne, ta ze strzałkami skierowanymi do wewnątrz wydaje się krótsza. Dlaczego? Nasz mózg interpretuje zakończenia jako wskazówki dotyczące odległości, więc linia „rozciągnięta” strzałkami na zewnątrz wydaje się dłuższa.

Trójkąt Kanizsy

Trójkąt Kanizsy to złudzenie, które pokazuje, jak nasz mózg lubi dorysowywać rzeczy. Wyobraź sobie trzy kółka z wyciętymi kawałkami (jak Pac-man), ustawione tak, że tworzą niewidzialny trójkąt. Chociaż na rysunku nie ma żadnych linii łączących kółka, nasz mózg widzi trójkąt, bo wypełnia luki, tworząc logiczny, dobrze znany kształt.

Iluzja siatki Hermanna

To złudzenie jest prostym, ale skutecznym trikiem dla twoich oczu. Na przecięciach białych linii na czarnym tle widzisz szare plamy, choć w rzeczywistości ich tam nie ma. Plamy pojawiają się tylko wtedy, gdy patrzysz na boki, a znikają, gdy skupiasz wzrok na konkretnym punkcie. To wynik tego, jak nasze oczy i mózg przetwarzają kontrasty i tworzą fałszywe obrazy.

Kostka Neckera

Kostka Neckera to rysunek, który wywołuje u nas lekkie zamieszanie. Jest to przezroczysty sześcian, który można zobaczyć na dwa różne sposoby – raz wygląda, jakbyśmy patrzyli na niego z lewej, a raz z prawej strony. Nasz mózg nie może się zdecydować, więc obraz „przeskakuje” między tymi dwoma perspektywami. To świetny przykład tego, jak postrzeganie może być niejednoznaczne.

Iluzja Ponzo

Ta iluzja świetnie pokazuje, jak perspektywa wpływa na naszą percepcję wielkości. Wyobraź sobie dwa równoległe paski umieszczone na tle zbiegających się torów kolejowych. Choć paski są identyczne, ten umieszczony dalej wydaje się dłuższy. Nasz mózg myśli, że obiekt dalej powinien być mniejszy, więc jeśli wydaje się takiej samej wielkości, musi być większy w rzeczywistości.

Niemożliwe schody Penrose’a

To złudzenie, które totalnie łamie zasady logiki. Wyobraź sobie schody, które ciągle prowadzą w górę lub w dół, ale jednocześnie tworzą zamkniętą pętlę. Niezależnie od tego, jak na nie patrzysz, wydaje się, że idziesz w górę, ale nigdy nie docierasz na wyższy poziom. To klasyczny przykład paradoksalnej iluzji, gdzie zasady geometrii przestają mieć sens.

 

Bibliografia:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_illusion
2. https://pl.wikipedia.org/wiki/Z%C5%82udzenie_optyczne
3. https://www.swiatlo.tak.pl/1/index.php/zludzenia-optyczne-jak-powstaja/
4. https://coopervision.com/blog/how-optical-illusions-work