小宝宝看到的,你再也看不到了

在发展出知觉恒常性之前,三到四个月大的婴儿具有惊人的能力,能看到成年人看不见的图像差异。他们在大约五个月大时失去这种卓越的技能

我的女儿诺娃在2个月大时看着世界。© 米歇尔·莫拉莱斯。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


看看下面两个魔方上的红色方块。如果你单独看它们,左边实际上是橙色的,右边是紫色的。它们之所以在图像中看起来或多或少都是红色的,是因为你的大脑将它们解释为被黄色或蓝色光照射的红色方块。这种错觉是知觉恒常性的一个例子,知觉恒常性是一种机制,使你能够在不同的环境和非常不同的光照条件下,识别出同一个物体。

© Dale Purves, R. Beau Lotto, Surajit Nundy, "Why We See What We Do", American Scientist, vol. 90, no. 3, page 236

恒常性错觉是具有适应性的:想想如果你的祖先认为朋友在云层遮住太阳时就变成了敌人,或者如果他们每次走出洞穴进入阳光时就找不到自己的财物——甚至自己的孩子——会发生什么。 为什么,他们甚至可能吃掉自己的孩子!  你之所以在这里,是因为你的祖先的知觉系统能够抵抗物理现实中令人烦恼的变化——你的(成年)知觉也是如此。


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有很多迹象表明,恒常性效应一定帮助我们生存了下来(并且继续这样做)。一个这样的线索是,我们并非天生就具有知觉恒常性,而是在出生后几个月才发展出来。因此,起初我们看到所有的差异,然后我们学会忽略某些类型的差异,以便我们能够在许多不同的场景中识别出同一个物体是不变的。当知觉恒常性出现时,我们失去了检测多种矛盾的能力,而这些矛盾对小宝宝来说却是非常明显的。

观察下面三个蜗牛图像,并选择两个最相似的。这两个有光泽的蜗牛几乎完全相同,对吧? 错了! 如果一个 4 个月大的婴儿会说话,她会告诉你你疯了(好吧,她可能实际上会叫你“cwazy”,或者可能“dummy poopypants”):很明显,中间和右边的图像最相似!

同一 3D 物体的计算机生成渲染图。 A 和 B 是在不同的光场下渲染的,但看起来相似。 C 看起来是哑光的,与 B 非常不同,但实际上 B 和 C 比 A 和 B 更接近。 来自 Yang et al, Current Biology, 2015

左边和中间的蜗牛对你来说看起来几乎相同,但实际上它们的像素强度差异巨大。 对于婴儿来说,区分它们是小菜一碟。 相反,我们成年人毫不费力地看出中间和右边的蜗牛是不同的,即使它们的物理差异远小于中间和左边的蜗牛。 在去年 12 月发表在Current Biology上的一项研究中,由日本中央大学的杨家乐领导的心理学家团队发现,对于 3-4 个月以下的婴儿来说,情况恰恰相反。

科学家们研究了 42 名 3 至 8 个月大的婴儿如何观察由真实 3D 物体渲染的成对图像。 由于婴儿无法描述他们所看到的东西,研究小组测量了婴儿观看每张图像的时间。 之前的研究表明,婴儿观看新物体的时长比观看他们熟悉的物体的时长更长。 这意味着科学家可以根据婴儿在一张图像上花费的时间来判断,她是否认为该图像与之前的图像相似或不同。 如果婴儿观看第二张图像的时间少于观看第一张图像的时间,则表明她认为她之前已经看过相同的图像(她对此感到厌烦,所以她不需要长时间观看它)。 但是,如果婴儿观看第二张图像的时间与观看第一张图像的时间相当,则表明她发现这两张图像同样有趣和令人惊讶。 

数据表明,在发展出知觉恒常性之前,3-4 个月大的婴儿具有“惊人的能力”来区分由于照明变化而产生的图像差异,而这些差异对成年人来说并不明显。 他们在大约 5 个月大时失去这种卓越的技能。 然后,在 7-8 个月大时,他们发展出区分表面属性的能力,例如有光泽与哑光(他们一直保持到成年),因此他们最终认为有光泽的表面与哑光表面非常不同(就像我们成年人一样),即使它们的大部分物理属性保持不变。

对表面的区分并不是我们长大后放弃现实而追求幻觉的唯一知觉领域。 在生命的第一年里,婴儿会丧失无数的辨别能力:其中,识别猴脸差异的能力,而这些差异对于成年人来说几乎难以察觉;以及区分非自己家庭所说语言的语音的能力。 客观差异变成了主观相似。

我们所有人在婴儿时期都经历过的对变异信息的敏感性丧失,在我们和物理世界之间造成了不可逾越的鸿沟。 与此同时,它有助于调整我们的知觉以适应我们的环境,使我们能够有效和成功地驾驭环境……即使它使很大一部分现实永远超出我们的范围。

Susana Martinez-Conde is a professor of ophthalmology, neurology, and physiology and pharmacology at SUNY Downstate Health Sciences University in Brooklyn, N.Y. She is author of the Prisma Prize–winning Sleights of Mind, along with Stephen Macknik and Sandra Blakeslee, and of Champions of Illusion, along with Stephen Macknik.

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