您眼睛中的晶状体会在您的视网膜上投射一个倒立的图像，但您看到的世界是正立的。尽管人们常常认为眼球中的倒立图像会在大脑的某个地方旋转，使其看起来是正上朝下的，但这种想法是错误的。不会发生这种旋转，因为大脑中没有视网膜图像的复制品——只有神经冲动的放电模式，以某种方式编码图像，使其被正确感知；大脑不会旋转神经冲动。
即使抛开这个常见的误解，看到事物正立的问题也比您想象的要复杂得多，鲁特格斯大学的感知研究员欧文·洛克在 1970 年代首次明确指出了这一事实。
倾斜的视角
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让我们用几个简单的实验来探究这些复杂性。首先，将您的头倾斜 90 度，同时看着您现在房间里堆满的物体。显然，这些物体（桌子、椅子、人）仍然看起来是直立的——它们不会突然看起来是倾斜的。
现在想象一下将桌子倾倒 90 度，使其侧卧。您会看到它确实看起来旋转了，理应如此。我们知道，对直立桌子的正确感知并非由于对诸如桌子之类的东西的习惯性直立位置的“记忆”；这种效果对于艺术画廊中的抽象雕塑同样有效。周围的环境也不是答案：如果将一张发光的桌子放在完全黑暗的房间里，并且您在看着它时旋转头部，桌子仍然会显得直立。
相反，您的大脑会通过依赖来自您耳朵中前庭系统的反馈信号（该系统会发出头部旋转程度的信号）到视觉区域来确定哪个方向是上方；换句话说，大脑在解释桌子的方向时考虑到了头部旋转。“考虑到”这个短语比说您的大脑“旋转”了桌子的倾斜图像要准确得多。大脑中没有图像可以“旋转”——即使有，谁会是看着旋转图像的大脑中的“小人”呢？在本文的其余部分，我们将使用“重新解释”或“纠正”来代替“旋转”。这些术语并非完全准确，但它们将用作简写。
前庭校正存在明显的局限性。例如，倒立的印刷品非常难以阅读。只需将这本杂志倒过来看看就知道了。现在，再次将杂志正立，尝试弯腰并从两腿之间看它——这样您的头是倒立的。即使前庭信息清楚地向您发出信号，表明页面和相应的文本与您头部的方向相比，在世界上仍然是直立的，但页面仍然难以阅读。即使页面的整体方向被纠正为看起来是直立的，但字母在感知上太复杂和精细，无法通过前庭校正来辅助。
让我们更仔细地检查这些现象。看看a中的正方形。将其物理旋转 45 度，您会看到一个菱形。但是，如果您将头旋转 45 度，则正方形仍然看起来像正方形——即使它在视网膜（眼睛后部的组织，接收视觉输入）上是一个菱形；前庭校正再次发挥作用。
大局观
现在考虑b和c中的两个中心红色菱形。b中的菱形看起来像菱形，而c中的菱形看起来像正方形，即使您的头部保持直立，并且显然没有前庭校正。这个简单的演示显示了由小正方形（或菱形）组成的“大”图形的整体轴线的强大影响。将这种效果称为“上下文”是具有误导性的，因为在d中——一个被倾斜 45 度的面孔包围的正方形——正方形仍然看起来像正方形（尽管可能不如孤立时那么像）。
您还可以测试视觉注意力的影响。e中的图形是复合图形。在这种情况下，中心红色形状是模棱两可的。如果您关注垂直列，它类似于菱形；如果您将其视为形成形状斜线的组的成员，它似乎是正方形。
更引人注目的是乔治·W·布什的错觉，这是由英国约克大学的心理学家彼得·汤普森首创的玛格丽特·撒切尔错觉的变体。如果您查看此页面上布什面孔的倒立图像（f），您看不到任何奇怪之处（除了他通常的空洞表情）。但是将相同的图像翻转过来，您就会看到他看起来多么怪诞。为什么会发生这种效果？
原因是，尽管感知具有无缝的统一性，但大脑对图像的分析是逐步进行的。在这种情况下，对面孔的感知很大程度上取决于特征（眼睛、鼻子、嘴巴）的相对位置。因此，布什的面孔被感知为一张面孔（尽管是倒立的），就像倒立的椅子很容易被识别为椅子一样。相比之下，特征传达的表情完全取决于其方向（嘴角向下，眉毛扭曲），而与感知的头部整体方向（“上下文”）无关。
您的大脑无法对特征进行校正；它们不会像面孔的整体图像那样被正确地重新解释。某些特征（嘴角向下、眉毛等）的识别在进化上是原始的；也许重新解释所需的计算技能根本没有为此能力进化出来。另一方面，对于仅仅作为面孔的整体识别，系统可能对所需的额外计算时间更加“宽容”。这种理论可以解释为什么第二个倒立的面孔看起来正常而不是怪诞；特征占主导地位，直到您倒转面孔。
卡通面孔（g）非常简单地说明了这种效果。倒立时，即使您仍然将它们视为面孔，也很难看到它们的表情。（您可以逻辑地推断出哪个在微笑，哪个在皱眉，但这并非感知的结果。）将它们翻转过来，表情就会清晰地识别出来，仿佛魔术一般。
最后，如果您弯腰并从两腿之间看f，表情会变得非常清晰，但面孔本身仍然看起来是倒立的。这种效果是因为前庭校正有选择地应用于面孔，但不影响对面部特征的感知（现在在视网膜上是正立的）。重要的是视网膜上特征的形状——独立于前庭校正——以及这些校正允许您的大脑计算的“以世界为中心”的坐标。
深度线索
当我们从阴影提供的线索感知形状（和深度）时，前庭校正也会失效。在h中，您会看到一组凸起的“鸡蛋”散落在凹陷之间。参与计算阴影的大脑中心做出了合理的假设，即阳光通常从上方照射，因此凸起物体的顶部会是浅色的，而凹陷区域的底部会是浅色的。如果您旋转页面，鸡蛋和凹陷会立即互换位置。
您可以通过重复在页面相对于重力正立时从两腿之间看的实验来验证这种效果。即使世界整体看起来正常和直立（来自前庭校正），大脑中从关于阴影的假设中提取形状的模块也无法使用前庭校正；它们根本没有连接到前庭校正。这种现象在进化上是有道理的，因为您通常不会头朝下在世界各地走动，因此您可以避免每次解释阴影图像时都进行头部倾斜校正的额外计算负担。进化的结果不是微调您的感知机制以达到完美，而是仅使其在统计上足够可靠，足够频繁且足够快速，以使您能够产生后代，即使采用这种启发式方法或“捷径”会使系统偶尔容易出错。感知是可靠的，但并非万无一失；它是一个“技巧包”。
点头的头
最后一点：下次您躺在草地上时，看着周围走动的人们。当然，他们看起来是直立的并且正常行走。但是现在当您倒立时看着他们。如果您可以进行瑜伽，您可能想尝试下犬式或其他倒立式。或者只是侧卧，一只耳朵贴在地面上。人们仍然会像预期的那样看起来是直立的，但突然您会看到他们在行走时上下晃动。这种运动立刻变得清晰起来，因为在多年以头部保持笔直的方式观看人们之后，您已经学会忽略他们头部和肩膀的上下晃动。再一次，前庭反馈无法纠正头部晃动，即使它提供了足够的校正以使人们看起来是直立的。您可能正在竭尽全力理解这一切，但我们认为这是值得的。