这是心灵 Matters系列关于视觉错觉背后神经科学的第四篇文章，视觉错觉背后的神经科学。
本杰明·富兰克林曾说过：“永远不要将运动与行动混淆。”但如果运动不是行动，那么运动到底是什么？ 让我们来分解一下。
想象一下，你正在用摄像机对着你最喜欢的球赛。你的相机内部有一个镜头，可以将图像聚焦到 CCD 芯片上，CCD 芯片是一个光探测器矩阵。光探测器矩阵如何才能看到球滚动？ 答案是，它不能。 相机根本看不到运动，因为光探测器唯一能探测到的就是光强度的变化，而不是光位置。 如果球的边缘经过单个光探测器，探测器会做出反应，但这仅仅是因为当球改变位置时，探测器上的光强度水平发生了变化。 同样的探测器会对静止边缘亮度增加做出相同的反应，即使边缘没有移动。 为了跟踪物体位置的变化，你需要添加一些东西，例如大脑，它可以协同解释所有探测器的输出。
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你视网膜上的光感受器就像你相机中的 CCD 芯片：只是一个光探测器矩阵。 它们单独响应光强度水平的变化，无论这些变化是由于实际运动还是由于静止的亮度变化引起的。 然后，大脑中专门的运动检测神经元分析来自光感受器群体的反应，以推断运动。 因此，尽管本·富兰克林可能告诫说，富有成效的活动（行动）比无成效的活动（运动）更好，但他在神经生物学意义上也是正确的：对运动的感知不一定来自世界上的真实行动。 相反，当大脑中专门的运动处理神经元被视网膜上特定模式的光强度变化激活时，就会发生运动感知。 因为视网膜无法区分光的真实运动和两个（或多个）相邻光的顺序呈现，所以大脑中的运动检测器有时会将某些光序列误解为运动。 视觉科学家将这种光序列称为“表观运动”。 这种错觉是电视或电影动画的基础。
以下页面描述了几种错觉，其中运动的感知源于亮度的动态变化。
现在，不要混淆，不要从这些演示中解释行动。 运动完全在你脑海中。
基本条件
与中心相比，四个矩形的轮廓边缘在对比度上发生调制。 在顶行中，矩形的中心是不变的，但顶部-底部与左侧-右侧边缘在反相亮度中调制，呈现出两个呼吸盒子的外观。 第二行证明，这种效果是由于中心与边缘的对比度造成的，而不是仅仅由于边缘的亮度造成的，因为边缘现在是不变的，只有矩形的中心在亮度上发生调制。
这种错觉最初由布里斯托尔大学的理查德·L·格雷戈里和普里西拉·F·赫德于 1983 年描述。 通过表明表观运动是由于边缘外部与边缘内部之间最小对比度的位置移动（由于边缘的调制或中心相对于稳定的灰色背景的调制），巴克内尔大学的亚瑟·G·夏皮罗和贾斯汀·P·查尔斯在 2005 年的最佳年度视觉错觉竞赛中获得了一等奖
纸牌屋 夏皮罗和查尔斯在他们获奖的作品中更进一步，表明将具有调制中心的块结合起来可以产生扭曲效果。 当相同的块在没有对比边缘的情况下调制时，就不会产生运动错觉。
天空中的露西
通过以不同的速率打开和关闭中心进行调制，夏皮罗和查尔斯表明，可以将不同的表观运动速率归因于图形的不同元素，从而产生起伏的形状变化效果
永久碰撞
夏皮罗和巴克内尔大学的艾米丽·奈特凭借这个变体入围了 2008 年最佳年度视觉错觉竞赛的前十名，该变体将背景和边缘调制的菱形行相互对抗，形成永不连接的永久碰撞。
钢铁木兰 桑德兰大学的平面设计师迈克尔·皮卡德在这些发现的基础上，创造了风中花朵的壮观艺术愿景，而没有一个移动的物体。
弹跳的大脑
吉森大学的托尔斯滕·汉森、凯·汉堡和卡尔·R·盖根弗特纳也凭借这个作品入围了 2007 年最佳年度视觉错觉竞赛的前十名，该作品表明，大脑网格中表观运动的方向、大小和速度取决于三个因素：大脑的颜色、大脑亮度梯度作为背景亮度函数的方向，以及大脑相对于观看者注视中心的视网膜位置。
请注意，如果您将视线集中在任何一个大脑上，它的移动幅度都小于周围的大脑，并且如果您远离屏幕，大脑的移动幅度将大于您非常靠近屏幕上的图像时。 此外，移动大脑的相对速度和方向取决于它们的颜色以及它们与背景形成的亮度梯度的方向，
游泳者 #7
奈特和夏皮罗结合了对比度调制、阴影、形状和颜色的各种效果，创造了一个静止的图像，但具有生物学上合理的运动错觉，该图像入围了 2007 年最佳年度视觉错觉竞赛的前十名。 请注意，如果没有调制的背景，效果就会消失。
延伸阅读
运动、位置和立体深度的视觉分离：一些惊人的现象。《实验心理学季刊》，35A，217-237，1983 年，R.L. Gregory 和 P.F. Heard。
基于单场对比度异步性的视觉错觉。《视觉杂志》，5(10):2，764-782，2005 年，A.G. Shapiro、J.P. Charles 和 M. Shear-Heyman。 http://journalofvision.org/5/10/2/, doi:10.1167/5.10.2。
神经关联学会最佳年度视觉错觉竞赛网站：http://illusioncontest.neuralcorrelate.com。