观看令人惊叹的动态图像

艺术与神经科学相结合,创造出引人入胜的错觉运动实例

麦凯射线

这种错觉由神经科学家唐纳德·M·麦凯于 1957 年在伦敦国王学院创造,它表明,简单的规则或重复刺激模式,如放射线(称为麦凯射线),可以诱导垂直于图案的闪烁或错觉运动的感知。要看到这种错觉,请看着圆圈的中心,并注意周围的闪烁。

摘自克里斯托弗·W·泰勒的“从流行到光学的钢丝行走”,刊登于《PLOS 生物学》,第 3 卷,第 4 期;2005 年 4 月

科学家们并没有发明绝大多数的视觉错觉。相反,艺术家们利用他们对人类眼睛和大脑运作方式的洞察力,在他们的艺术作品中创造了错觉。早在视觉科学作为一门正式学科存在之前,艺术家们就已经设计出各种技巧来“欺骗”大脑,使其认为平坦的画布是三维的,或者静物画中的一系列笔触实际上是一碗美味的水果。因此,视觉艺术有时先于视觉科学发现基本的视觉原理,这要归功于有条不紊的——尽管可能更直观——研究技术的应用。从这个意义上说,艺术、错觉和视觉科学一直隐含地联系在一起。

直到“欧普艺术”(“光学艺术”的缩写)运动的诞生,视觉错觉才成为一种公认的艺术形式。这场运动于 20 世纪 60 年代在欧洲和美国同时兴起,1964 年《时代》杂志创造了“欧普艺术”一词。欧普艺术作品是抽象的,许多作品仅由黑白线条和图案组成。其他作品则利用对比色的相互作用来创造深度感或运动感。

1965 年,纽约市现代艺术博物馆举办了一场名为“回应之眼”的展览后,这种风格变得非常流行。在展览中,欧普艺术家探索了视觉感知的许多方面,例如几何形状之间的关系,现实中不可能出现的“不可能”图形的变体,以及涉及亮度、颜色和形状感知的错觉。但是,“动力”或运动错觉引起了特别的兴趣。在这些眼睛戏法中,静止的图案会引起对(错觉)运动的强烈但主观的感知。


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本文包含几件艺术作品,其中的物体完全静止不动,但看起来却在移动。此外,它们还证明了视觉艺术研究可以产生关于视觉系统的重要发现。欧普艺术运动的匈牙利裔法国创始人维克多·瓦萨雷利曾说过:“在基础研究中,理性的严谨和情感的自由必然交替出现。”

欧普艺术家创作了这里展示的一些错觉;尊重欧普艺术传统的视觉科学家创作了另一些。但所有这些都清楚地表明,美学和错觉感知之间的联系本身就是一种艺术风格。

重访莱利

© NICHOLAS WADE

在类似于英国欧普艺术家布里奇特·莱利的作品中,苏格兰邓迪大学的视觉科学家尼克·韦德创作了一个例子,其中既有流动的运动,也有闪烁的运动。在设计的中心可以清楚地看到一只眼睛,如果从房间对面观看错觉或摇晃头部,就可以看到一张脸。隐藏的脸是韦德的妻子克里斯汀的肖像,标题Chrystine 引用了菊花的形状。

BBC 墙板

大众科学 MIND

这种错觉始于一次偶然的观察。麦凯最初在 BBC 工作室的墙板上看到了它:广播工作人员一直对在平行线柱之间的空白条纹上上下移动的错觉阴影感到恼火。

欧普艺术依然活跃

由日本立命馆大学的北冈明佳惠赐

日本立命馆大学心理学教授北冈明佳创作了水道螺旋,这是对法国欧普艺术家伊西亚·莱维安特现已成为经典的的引人注目且强有力的版本。在中,黑线汇聚在一个中心的黄色圆点上,所有这些都在同心紫色和粉色圆圈之下,这些圆圈似乎在旋转。

错觉

由豪尔赫·奥特罗-米兰惠赐,巴罗神经学研究所/维戈大学

看着上方图像的中心,注意同心绿环如何充满快速的错觉运动,仿佛数百万辆微小且几乎看不见的汽车正在全速绕着跑道行驶。神经科学家兼工程师豪尔赫·奥特罗-米兰在菲尼克斯的巴罗神经学研究所工作时,创作了这张图像,作为对莱维安特的重新诠释,莱维安特在不知不觉中结合了麦凯射线和 BBC 墙板错觉。

但是错觉是源于大脑还是源于眼睛呢?在与我们当时的巴罗同事 Xoana G. Troncoso 和 Otero-Millan 合作发现错觉运动是由微眼跳驱动之前,证据一直存在冲突:微眼跳是在视觉注视期间发生的微小、不自主的眼球运动。然而,导致错觉感知的精确大脑机制仍然未知。一种可能性是,微眼跳会产生图像外围区域几何位置的微小位移。这些位移会产生重复的对比度反转,从而产生运动错觉。奥特罗-米兰的谜之眼右上图)也是对的致敬,反映了眼球运动在错觉感知中的作用。

神经科学家兼艺术家贝维尔·康威与当时在哈佛医学院的同事一起证明,不同对比度的刺激对能够在大脑视觉皮层神经元中产生运动信号,并提出这种神经机制可能是某些静态图案中错觉运动感知的基础。

彩色圆圈

由彼得·塞奇利惠赐

英国艺术家彼得·塞奇利是欧普艺术界的重要人物。他的绘画探索了同心彩色圆圈的视觉互动,这些圆圈与人眼的几何形状相呼应,并在黑色背景上似乎在脉动。在他的作品《Video Disque YOB,1968》中,塞奇利组织荧光色在旋转的圆盘上创造出频闪反向运动。

大内-斯皮尔曼错觉

摘自大内始的《日本光学和几何艺术》。多佛出版社,1977 年

前后移动头部,同时让眼睛在图像周围游移,看看圆圈及其背景如何彼此独立地移动。视觉科学家洛塔尔·斯皮尔曼当时在德国弗莱堡大学工作,他在浏览日本欧普艺术家大内始的著作《日本光学和几何艺术》时偶然发现了这种错觉,该书于 1973 年首次出版。斯皮尔曼将这种错觉介绍给视觉科学界,并在那里广受欢迎。

向大内致敬

由北冈明佳惠赐

这种错觉是大内图案的当代变体,由北冈于 2001 年绘制。

旋转倾斜线错觉

摘自西蒙娜·戈里和凯·汉堡的“一种新的运动错觉:旋转倾斜线错觉”,刊登于《感知》,第 35 卷,第 6 期;2006 年。经伦敦 PION LTD 许可转载

视觉科学家西蒙娜·戈里和凯·汉堡当时在德国弗莱堡大学开发的一种错觉,是效应和莱利火焰的新颖变体。为了最好地观察这种错觉,请将头部靠近页面,然后再远离页面。当您靠近图像时,请注意向右倾斜的放射线似乎逆时针旋转。当您远离图像时,它们似乎顺时针旋转。这种错觉在 2005 年在西班牙举行的首届年度最佳错觉竞赛中展出(参见 http://illusionoftheyear.com/2005/rotating-tilted-line-illusion)。

眩晕

由 MIWA MIWA 惠赐(上图);派拉蒙/KOBAL COLLECTION AT ART RESOURCE,NY(下图

艺术家 Miwa Miwa 的旋转倾斜线错觉变体(上图)向阿尔弗雷德·希区柯克 1958 年的经典电影眩晕下图)致敬。

圣诞灯饰错觉

由意大利艺术家兼作家詹尼·A·萨尔科内惠赐 © 2002–2016 giannisarcone.com

意大利艺术家兼作家詹尼·A·萨尔科内的圣诞灯饰错觉也基于莱维安特的。注意沿着绿黄色条纹出现的流动运动。

二合一

由西蒙娜·戈里和凯·汉堡惠赐

戈里和汉堡将旋转倾斜线错觉和错觉相结合,既具有视觉冲击力,又强有力地展示了来自静态图案的错觉运动。在莱维安特创作错觉约三十年后,它继续激发着视觉科学和视觉艺术。

艺术与科学相遇

由法国艺术家何塞·费雷拉·W. 惠赐 kinogenia.com

法国艺术家何塞·费雷拉·W. 的作品神经冲动,不仅重现了效应,还说明了神经细胞如何将信息从眼睛传递到大脑:在被称为神经递质的大量化学物质的触发下,神经细胞(上图)发送电信号,沿着称为轴突的细长结构快速传递。在轴突的旋钮状末端,每个神经细胞释放自己的神经递质,神经递质扩散穿过狭窄的突触间隙,并与下一个神经细胞的树枝状树突上的受体结合,从而触发新的电信号。每个连续的神经元都将信息传递给它的邻居,就像接力队传递一桶水一样。

Susana Martinez-Conde 是纽约州布鲁克林州立大学下城健康科学大学的眼科学、神经病学、生理学和药理学教授。她是 Prisma 奖获奖作品《心智的诡计》(与 Stephen Macknik 和 Sandra Blakeslee 合著)以及《错觉冠军》(与 Stephen Macknik 合著)的作者。

更多作者 Susana Martinez-Conde 的文章

Stephen L. Macknik 是纽约州布鲁克林州立大学下城医疗中心的眼科学、神经病学、生理学和药理学教授。他与 Susana Martinez-Conde 和 Sandra Blakeslee 合著了 Prisma 奖获奖作品《心智的诡计》。他们的即将出版的书籍《错觉冠军》将由大众科学/法拉尔、斯特劳斯和吉鲁出版社出版。

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SA 特刊 第 25 卷 第 3s 期这篇文章最初以“作为视觉研究的艺术:欧普艺术中的动力错觉”为标题发表在SA 特刊 第 25 卷 第 3s 期 (), p. 80
doi:10.1038/scientificamericanillusions0816-80
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