在 1999 年好莱坞大片《黑客帝国》中，智能机器将人类囚禁在虚拟现实状态中。它们将一个计算机程序，即“矩阵”，输入到每个大脑中，以模拟外部真实世界，然后收获被囚禁人类的生化电能以满足自身的能量需求。对于人类来说，他们的存在似乎正常而平淡，但事实上，他们生活在幻觉之中。
尽管《黑客帝国》是虚构的，但我们的大脑也在运行着它自己的虚拟现实。大脑创建了一个世界模型，我们通常认为这个模型是准确的。然而，在许多情况下，它并非如此。视觉错觉生动地说明了大脑的错误解释。在某些情况下，它会对世界做出错误的假设，从而扭曲我们的感知。
最近的研究揭示了大脑中潜在的——或对应于——几种类型的错觉感知的神经活动。这些发现表明，我们并非只是看到那里存在的东西，而是不断地使用我们头脑中的“矩阵”来重塑我们周围的世界。
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[中断] 我思故我在
几个世纪以来，哲学家和科学家们一直在提出这样一种观点，即心灵创造了它自己版本的周围环境。柏拉图提出，现实存在着我们无法触及的维度，而人类仅仅生活在真理的阴影之下。在 17 世纪，勒内·笛卡尔对自己的思想进行了著名的思考，并得出结论，体验现实并非万无一失，唯一可以确定的是思考的体验。因此，“我思故我在。”
在 19 世纪后期，德国医生和物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹认识到，错觉揭示了解释外部世界的积极过程，并且可以研究和测量这些现象。一百年后，我在英国布里斯托尔大学的前同事、心理学家理查德·L·格雷 Gregory 花费了毕生精力研究错觉，将其视为大脑为解释复杂、模糊和歧义的世界而产生的假设。世界并非被动地强加于我们的思想；相反，它必须被积极地解释。
这种解释部分来自自上而下的过程，这些过程反映了通过经验获得的知识。例如，艾姆斯房间错觉中的透视线索欺骗大脑，使其认为房间符合通常的几何形状——所有墙壁和地板都以 90 度角相交[参见上方插图]。
因为我们假设这是一个正常的房间，所以我们得出结论，图中描绘的个人与观察者的距离相同——并且那个女孩一定比这两个男人大得多。然而，实际上，房间是一个梯形，地板向右陡峭向上倾斜。男人们身高相等，而女孩比他们小得多。透视线索为我们判断大小提供了框架。
当我们在一个物体将不断变化的大小信息投射到视网膜（眼睛后部的感光细胞层）的世界中移动时，这些线索也有助于我们保持感知的恒常性。例如，大脑使用环境的其他特征（例如地面的纹理）来校准其对物体大小的估计。因此，即使远处的物体在视网膜上投射出较小的图像，它们看起来也不会更小。类似的调整解释了月球错觉，即地平线上的月亮看起来比天空中的月亮大得多：在地平线上，眼睛将其大小与已知的地标进行比较，而天空中没有这样的视觉路标。
透视错觉并非人类独有。澳大利亚雄性园丁鸟（Chlamydera nuchalis）建造一个由两根树枝墙组成的精致凉亭，以形成一条通道[参见右侧插图]。这种结构充当一个庭院，雌性园丁鸟坐在那里观看雄性在外面进行交配展示。在他炫耀自己的地盘的末端，地面上覆盖着贝壳、石头和骨头的集合。
值得注意的是，雄性园丁鸟将尺寸越来越大的物体放置在远离雌性园丁鸟有利位置的地方，从而产生类似于艾姆斯房间的错觉，其中鸟类的舞台显得缩短了。这种设计是故意的。在 1 月份发表的一项研究中，澳大利亚迪肯大学的生态学家劳拉·凯利和约翰·恩德勒重新排列了这些物体，将较大的物体放置在更靠近凉亭的位置。雄性园丁鸟迅速将物体恢复到原来的配置。一种推测是，这种错觉足以吸引雌性园丁鸟的注意力，让雄性园丁鸟进入凉亭并交配。
其他错觉较少是自上而下的，而更多是自下而上的——也就是说，根植于基本感官体验的神经机制中。例如，当您乘坐的车辆停下来时，您会看到世界开始向相反方向移动——这种错觉称为运动后效。大脑通过添加来自各种运动检测器的输入来计算方向。在这种效应中，处理原始方向感知运动的视觉细胞会暂时“习惯”或疲劳，导致它们停止发送信号。然而，处理相反方向运动的细胞仍然活跃。暂时的不平衡使视觉世界看起来向相反方向移动。
[中断] 被愚弄的神经元
近年来，科学家们开始研究产生自上而下错觉的自下而上神经机制。心理学家盖塔诺·卡尼扎，已故的意大利的里雅斯特心理学研究所的创始人，普及了错觉轮廓图像，这些图像产生了具有事实上不存在的边缘和表面的几何形状的印象[参见左上角插图]。
1984 年，神经生理学家鲁迪格·冯·德·海特及其在约翰·霍普金斯大学的同事发现了称为末端停止细胞的视觉神经元，这些神经元对真实边界做出反应，但也记录了错觉轮廓。这些细胞的活动导致大脑将错觉边界解释为真实的。
自从最初的发现以来，许多研究表明，大脑对待卡尼扎形状就好像它们是真实物体一样。例如，在 1985 年，加州大学圣地亚哥分校的神经心理学家维拉亚努尔·S·拉马钱德兰报告说，动画师用来创造物体运动感知的常用技巧也适用于错觉轮廓图像。当这些错觉形状在后续帧上的两个位置之间转置时，它们似乎已经移动了。2006 年，瑞士日内瓦大学的神经科学家穆罕默德·塞吉尔和帕特里克·维勒米耶发表了神经影像学发现，表明这些形状的明显运动激活了视觉皮层中对运动敏感的区域。大脑将这些几何幽灵视为真实的移动物体。
2 月，挪威奥斯陆大学的心理学家布鲁诺·朗和托尔·恩德斯塔德使用瞳孔放大揭示了迄今为止错觉真实效果的最戏剧性例子。瞳孔会自动收缩以响应强光，从而保护视网膜中的受体免受损害。科学家们一直认为这种反射是无意识的，因为它在昏迷患者身上也很明显，并且它是由绝对亮度量触发的。在他们的研究中，朗和恩德斯塔德使用红外传感器测量观察者在观看右上角两个插图中显示的亮度错觉时的瞳孔大小。尽管每个设计的中心都具有相同的物理亮度量，但左侧的图案在主观上显得更亮。因此，研究人员发现，参与者的瞳孔对左侧图像的收缩程度大于对右侧图像的收缩程度，这表明对亮度的“主观体验”——而非实际亮度——控制着这种反应。无论现实如何，视觉系统都将明显更亮的图案解释为对眼睛的更大威胁。
研究人员还发现了涉及视觉以外的其他感官（如听觉和触觉）的错觉的神经相关性。在某种程度上，这些发现是不足为奇的，因为人们普遍认为精神体验必然在大脑中具有基础。在另一个层面上，它们表明我们与现实没有直接接触。我们的大脑始终在抽象和解释我们周围的世界。即使当我们知道错觉的真实本质时，这种洞察力通常也不会改变我们的体验。就大脑而言，如果一个事件是错觉，它可能和真实的一样。
[中断] （作者）
布鲁斯·胡德是英国布里斯托尔大学的社会发展心理学教授，也是《自我错觉：社会大脑如何创造身份》（牛津大学出版社，2012 年）的作者。他主持了 2011 年英国皇家学院圣诞讲座，这是一个名为“认识你的大脑”的三部分系列讲座，后来在 BBC 上播出 (http://richannel.org)。