Людей очаровывают зрительные иллюзии, которые возникают, когда существует несоответствие между светом, падающим на сетчатку, и тем, что мы воспринимаем. До того, как книги, фильмы и Интернет позволили широко распространять иллюзии, люди были очарованы иллюзиями в природе. Действительно, именно здесь начинается долгая история изучения иллюзий. И Аристотель, и Лукреций описали иллюзии движения после наблюдения за текущей водой.
Аристотель некоторое время наблюдал за галькой под текущей водой и заметил, что впоследствии галька у воды, казалось, находилась в движении. Лукреций, тем временем, посмотрел на неподвижную ногу своей лошади, стоявшей посреди быстрой реки, и заметил, что она, казалось, движется в направлении, противоположном течению. Это называется индуцированным движением, и это уже давно наблюдается, когда облака проходят мимо Луны – кажется, что Луна движется в противоположном направлении.
Но более убедительное описание таких иллюзий было впервые представлено Робертом Аддамсом, путешествующим лектором по естественной философии, в 1834 году после его наблюдения за водопадом Фойе в Шотландии. Посмотрев некоторое время на водопад, он заметил, что соседние скалы, казалось, движутся вверх: "Пристально взглянув в течение нескольких секунд на определенную часть каскада, любуясь слиянием и перекрестом течений, образующих жидкую завесу вод, а затем внезапно направил свой взгляд налево, чтобы наблюдать вертикальное лицо мрачного возраста, одетого камни, непосредственно примыкающие к воде, падают, я увидел скалистую поверхность, как будто движущуюся вверх, и с кажущейся скоростью, равной скорости нисходящей воды, что за мгновение до этого подготовило мои глаза к тому, чтобы увидеть этот необычный обман."
Последействие движения
Это описание явления помогло стимулировать поток исследований, в результате которых эффект стал известен как "иллюзия водопада". По сути, после того, как вы посмотрите на что-то, движущееся в одном направлении, какое-то время будет казаться, что что-то движется в противоположном направлении.
Более поздние описания последействия движения были основаны на движущихся изображениях, таких как вращающиеся спирали или секторальные диски, которые можно остановить после движения. После остановки такие фигуры движутся в противоположном направлении.
Аддамс действительно предоставил возможное основание для иллюзии. Он утверждал, что видимое движение скал было следствием бессознательных движений глаз преследования при просмотре нисходящей воды. То есть, хотя он думал, что не спускает глаз, он утверждал, что на самом деле они непроизвольно двигались в направлении нисходящей воды, а затем быстро возвращались.
Но это толкование было совершенно неверным. Движения глаз не могут объяснить это последействие, потому что они приведут к движению всей сцены, а не ее отдельной части. На это указал в 1875 году физик Эрнст Мах, который показал, что последствия движения в противоположных направлениях можно наблюдать одновременно, но глаза не могут двигаться в противоположных направлениях одновременно.
Мозг и иллюзии движения
Итак, что происходит в мозгу в случае этой иллюзии? Это увлекательно для визуальных ученых, потому что иллюзии последействия движения задействуют важный аспект обработки в мозгу – то, как нейроны реагируют на движение.
Многие клетки нашей зрительной коры активируются движением в одном конкретном направлении. Объяснения этих иллюзий связаны с различиями в деятельности этих "детекторы движения".
Когда мы смотрим на что-то неподвижное, "вверх" а также "вниз" детекторы имеют примерно одинаковую активность. Но если мы увидим падающую воду, "вниз" детекторы будут активнее, чем "вверх" детекторы, и мы говорим, что видим движение вниз. Но эта активация через некоторое время адаптирует или утомит "вниз" детекторы, и они не будут реагировать так часто, как раньше.
Скажем, мы смотрим на неподвижные камни. Деятельность "вверх" детекторы теперь будут относительно высокими по сравнению с адаптированными "вниз" детекторы, и поэтому мы воспринимаем движение вверх. (Это простое объяснение – на самом деле все немного сложнее, чем это.)
Наблюдая за иллюзией водопада, мы можем заметить еще один интересный эффект: кажется, что объекты движутся, но не меняют своего положения. Например, на видео иллюзии водопада вода кажется вздымающейся вверх, но не приближается к вершине. Это говорит о том, что движение и положение могут обрабатываться в мозгу независимо. Фактически, редкие черепно-мозговые травмы могут помешать людям видеть движение, но при этом ощущать изменения в положении. Мы называем это состояние акинетопсией. Один такой пациент, например, описал, что текущая вода похожа на ледник.
Людей всегда интересовали иллюзии, но только в прошлом веке они смогли научить нас работе мозга. Несмотря на многочисленные достижения в области нейробиологии, мы все еще можем многое узнать об осознании и познании, изучая эти несоответствия восприятия.