史上最难眼力测试,这张图里的12个黑点,你永远也找不全

作者: Dalles_Chen

来源: 果壳

发布日期: 2021-09-14

本文探讨了一种名为“Ninio熄灭错觉”的视觉错觉现象,介绍了其历史、演变过程以及相关的视觉感知理论。通过分析不同版本的栅格错觉图案,文章揭示了视觉系统对明暗信息的感知和加工机制,特别是视网膜和视觉皮层中的侧抑制理论和S1简单细胞的作用。

下面这张灰色网格图里一共有12个黑色的圆点,试试看,你能把它们一眼看全吗?你可能发现了,在图中似乎总也不能一次性看到全部的圆点:在远离视线中心的地方,原本应该存在的小黑点似乎都消失了,只有把视线移过去,才能让它们再次出现。这张图被称为“Ninio熄灭错觉”。事实上,它是另外一种更有名的视错觉——闪光栅格错觉——几经演变的产物。

这些格子上的视错觉作品最早可以追溯到一百多年前,在格子的交叉点上,上演着一出出虚幻缥缈、闪烁不定甚至干脆消失的魔幻大戏。而这些错觉现象,也透露着人类视觉感知的秘密。

栅格错觉大家族栅格交叉点上明暗飘忽、闪来闪去的视错觉其实有相当长的历史。最初的栅格错觉是由卢迪马尔·赫尔曼(Ludimar Hermann)在1870年发现并报告的,取名为赫尔曼栅格错觉(Hermann Grid Illusion)。

最初的赫尔曼栅格图案相当简单:黑色的方块整齐排列,中间空出了垂直相交的白色条纹。而在观察这幅图的时候,观看者却总会觉得余光所及之处,白色交叉点上存在着暗点,而只要视线中心转移到那里,“暗点”就会消失,仿佛永远都追逐不到。这种现象引起了研究者们的兴趣,他们又对原始图案进行了各种各样的变形,并得到了这种视错觉现象出现的规律。

1985年,卑尔根(Bergen)又对赫尔曼栅格进行了一次开拓性的改造:他把原来的图案进行了模糊处理。在模糊的栅格图像中,交叉点的颜色最深,而条纹因为模糊化的原因而稍稍变浅了一些。由此,错觉效果变得更加明显了,甚至让人产生了闪烁的感觉。

1997年,施劳夫(Schrauf)等人在卑尔根的基础上,创造了另一款教科书级的经典视错觉作品——闪光栅格错觉(Scintillation Grid Illusion)。这一次,条纹变暗成了灰色,而交叉处保留着白色,而且交叉处的白色圆点稍微大于条纹的宽度——这有助于错觉的产生,当它们的宽度比例达到1.4:1时,错觉效果最佳。

在对闪烁栅格的研究中,施劳夫又发现了一种新的视错觉现象。如果把交叉处的亮点缩得比较小,在余光处,会产生一种圆点消失不见的感觉,他将其称为熄灭错觉(Extinction Illusion)。开头处“怎么也看不到全部黑点”的图片,就是熄灭错觉的一个变种。黑点个数相对较少,距离相隔较远,所以错觉感觉更加明显。

那么,这些发生在交叉点上的视错觉到底是怎么回事呢?

可以肯定的是,这与视觉系统对明暗信息的感知和加工有关。最初,不少人认为这种明暗处理的“失误”源自视网膜层面,并用侧抑制理论(Lateral Inhibition)来解释。“侧抑制”是神经细胞对其他附近神经细胞的抑制作用,其结果是,那些激活较弱的细胞发出的信号被旁边的强信号“覆盖”掉了。视网膜上的侧抑制是帮我们看清边界、颜色改变和亮度对比的重要工具。

这种理论认为,在整个视网膜上,“硬件配置”是不均匀的:在视觉中央实行“一对一精细管理”,明暗信息更加精确。而在余光处,每个视觉细胞接受区域更大,视觉加工也更粗糙。在余光处的交叉点上,明暗对比没有其他地方清晰,白色部分看起来也就没那么亮了。

新的理论认为,这些视错觉是与视觉皮层中的一类神经细胞(S1简单细胞)有关。

视觉系统中负责处理明暗的有两套系统:一个负责“亮”信号(ON),一个负责“暗”信号(OFF)。而在视觉皮层中,有一些神经细胞选择性地接收明暗信号,同时又具有方向选择性——也就是说,它们会被特定方向的连续亮条或者暗条激活,它们就是S1简单细胞。其中负责水平和垂直方向的细胞最多,这就可以解释,为什么在横平竖直的格子上看的错觉效果最明显。

对于最初的栅格错觉,横向和竖向的白色条纹都可以很好地激活相应方向的ON细胞,由此感知到清晰的明亮线条。而在交叉点处,轮廓的缺失使得横向和纵向的方向性细胞激活程度都比较低,于是,这里的“明亮程度”下降,我们便感知到了暗点。

一百多年间,栅格错觉“欺骗”着人们的眼睛,而通过它,我们也得以了解更多视知觉的奥秘。

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