视觉神经元通过聚焦边角来作弊

大脑的资源是有限的。通过聚焦于角度、曲线和线条末端,你的视觉神经元可以走捷径

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每个角落都等待着我们的惊奇.
—詹姆斯·布劳顿,美国诗人和电影制作人 (1913–1999)

对于人们来说,世界看起来细节丰富且完整,就像一部电影。然而,视网膜传递到大脑的信息受到物理限制,例如视神经中相对较少的神经纤维。我们的视觉系统克服这些限制的一种方法——从而向我们呈现一个完全实现的世界的感知——是忽略物体和场景中冗余的特征,从而提取、强调和处理对描述物体至关重要的独特组成部分。下次您参观纽约市的古根海姆博物馆并看到挂在墙上的白色画布时,请意识到您感知到的——一块矩形的白色区域——以及您的眼睛发送到您大脑的信息——关于画布边缘与绘画后面墙壁相交的位置的信息——是不等价的。

正如美国视觉科学家弗雷德·阿特内夫在 1950 年代提出的那样,正如边缘比均匀的颜色区域更能告知观看者一样,“最大曲率点”,或边缘中的不连续性,例如曲线、角度和边角,比边缘本身更少冗余,因此包含更多信息。英国神经科学家霍勒斯·巴洛在 1960 年代提出,大脑会丢弃一些信息,但关于视觉世界的重要信息几乎没有丢失。这种被称为冗余减少假说的观点可以解释为什么视觉处理早期阶段的神经元对物体的边缘比对内部更强烈地反应。冗余减少也适用于其他视觉特征,例如边缘的边缘:曲线和边角。

(延伸阅读)

通过组件识别:人类图像理解理论。 Irving Biederman 发表于《心理学评论》,第 94 卷,第 115–147 页;1987 年。

与瓦萨雷里的“嵌套正方形”相关的新型视觉错觉表明,边角显著性随边角角度而变化。 X. G. Troncoso、S. L. Macknik 和 S. Martinez-Conde 发表于《感知》,第 34 卷,第 4 期,第 409–420 页;2005 年。

角度对齐引起感知的深度和错觉表面。 R. Shapley 和 M. Maertens 发表于《感知》,第 37 卷,第 10 期,第 1471–1487 页;2008 年。

弯曲运动比直线运动更易产生误导。 J. Otero-Millan、S. L. Macknik、A. Robbins、M. McCamy 和 S. Martinez-Conde 发表于《人类神经科学前沿》,第 5 卷,第 133 期。在线发表于 2011 年 11 月 21 日。

幻术师:改变你身形的秋季造型背后的科学。 Esther Adams 发表于《Vogue Daily》。在线发表于 2012 年 11 月 30 日。可在以下网址获取:www.vogue.com/vogue-daily/article/the-illusionists-the-science-behind-the-fall-looks-that-flatteringly-alter-your-shape/#1

Susana Martinez-Conde 是纽约州布鲁克林 SUNY Downstate 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《意识的把戏》的作者,与 Stephen Macknik 和 Sandra Blakeslee 合著,以及《幻觉的冠军》的作者,与 Stephen Macknik 合著。

更多作者:Susana Martinez-Conde

Stephen L. Macknik 是纽约州布鲁克林 SUNY Downstate 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《意识的把戏》。他们的下一本书《幻觉的冠军》将由《大众科学》/Farrar, Straus and Giroux 出版。

更多作者:Stephen L. Macknik
SA Mind Vol 24 Issue 5本文最初以“心灵的黑暗与光明角落”为标题发表于SA Mind 第 24 卷第 5 期(),第 20 页
doi:10.1038/scientificamericanmind1113-20
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