视觉图像本质上是模棱两可的：矮人近距离观看和巨人远距离观看，他们在视网膜上的图像大小可能相同。感知部分地取决于使用关于世界的某些假设来解决这种歧义。我们可以利用错觉来揭示大脑隐藏的规则和假设。在本专栏中，我们考虑阴影错觉。
在图a中，圆盘是模棱两可的；你可以将顶行视为从左侧照明的凸球或“鸡蛋”，而将底行视为凹陷——反之亦然。这一观察结果揭示，大脑中的视觉中心内置了一个假设，即单个光源照亮整个图像，这在我们在一个有太阳的星球上进化的情况下是有道理的。通过有意识地将光源从左向右移动，你可以使鸡蛋和凹陷的位置互换。
在图b中，图像更具说服力。这里，顶部发光的圆盘（左）总是看起来像鸡蛋，而底部发光的圆盘（右）是凹陷。因此，我们发现了视觉系统使用的另一个前提：它期望光线从上方照射下来。你可以通过将页面倒过来验证这一点。所有的鸡蛋和凹陷立即互换位置。
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令人惊讶的是，即使你将头旋转 180 度，大脑关于光线从头顶上方照射下来的假设仍然成立。请朋友为你正向拿着这一页。然后弯下腰，从两腿之间看向身后的页面。你会发现，开关再次发生，就好像太阳粘在你的头上并从地板向上照射一样。来自你身体平衡中心——前庭系统——的信号，由你耳朵中称为耳石的小石头的位置引导，传递到你的视觉中心以纠正你对世界的画面（以便世界继续看起来是直立的），但不会纠正太阳的位置。
从这个实验中，我们了解到，尽管视觉给人的印象是无缝统一的，但实际上是由大脑中多个并行的信息处理模块介导的。其中一些模块连接到前庭系统；然而，处理阴影形状的模块却没有。原因可能是，针对所谓的以世界为中心的坐标系校正图像在计算上过于昂贵且耗时过长。我们的祖先通常保持头部直立，因此大脑可以利用这种捷径（或简化假设）。也就是说，我们的祖先能够足够频繁地将婴儿抚养到成年，以至于没有选择压力促使产生前庭校正。
如果你看图c，你会发现你几乎可以立即在心理上将所有的鸡蛋分组，并将它们与凹陷分隔开来。正如视觉科学家几十年前发现的那样，只有某些在视觉处理早期提取的基本特征才能“突显”出来，并能以这种方式分组。例如，你的大脑可以辨别出绿色背景中的一组红色点，但无法将散布在皱眉背景中的微笑分组。因此，颜色是一种早期提取的原始特征，而微笑则不是。
（能够将相似颜色的碎片拼凑在一起具有生存意义。隐藏在绿叶屏障后面的狮子仅仅以金色碎片的形式可见，但视觉大脑将这些碎片组装成一个单一的、金色的、狮子形状的物体，并发出警告：“快离开这里！”另一方面，物体不是由微笑组成的。）
你可以将图c中的鸡蛋分组这一事实意味着，阴影信息与颜色一样，是在视觉处理早期提取的。近年来，通过记录猴子神经元的活动以及在人类中进行脑成像实验，证实了这一预测。视觉皮层中的某些细胞在观察者看到鸡蛋时会放电；另一些细胞只对凹陷做出反应。在图d中，圆圈具有与图c中相同的亮度极性，但你无法感知到分组；这一事实表明，感知深度作为一种线索，在视觉处理早期被提取出来，其重要性。
当然，经过数百万年的进化，“发现”并利用了研究人员最近才探索的阴影原理。瞪羚具有白色腹部和深色背部——反阴影——可以抵消来自上方的阳光的影响。结果减少了突显效果，因此瞪羚不那么显眼；它们也显得更瘦，对捕食者来说不那么诱人。毛毛虫也有反阴影，因此它们更像它们啃食的扁平叶子。一种毛毛虫物种具有“反向”反阴影——这起初让人费解，直到科学家们意识到这种昆虫习惯性地倒挂在树枝上。一种章鱼甚至可以反转其反阴影：如果你将章鱼倒挂起来，它会利用皮肤中称为色素细胞的色素生成细胞，这些细胞由其前庭输入控制，来反转其较暗和较亮的区域。
查尔斯·达尔文注意到自然界利用阴影的一个引人注目的例子，那就是 Argus 雉鸡长尾巴上突出的眼睛状斑点。当尾羽处于水平静止状态时，这些球体从左到右呈现出色彩。然而，在鸟类的求偶展示期间，尾羽会竖立起来。在这个位置，斑点顶部较浅，底部较暗，因此圆盘看起来像闪亮的金属球体一样凸出——相当于鸟类的珠宝。
几个简单的阴影圆圈就能揭示我们视觉系统的潜在假设——甚至揭示这些原理如何在塑造进化适应中发挥作用——这表明视觉错觉在帮助我们理解感知本质方面的力量。