Hranic, ve Výpočetní Neurovědy,

vizuální iluze jsou smyslové vnímání, které nelze zcela vysvětlit z pozorovaného obrazu, ale které vyplývají z vnitřního fungování vizuálního systému. V nich jsme vnímat něco, co není fyzicky přítomen v obraze, a jsou v zájmu neurologů, protože ukazují, vizuální zpracování, které normálně nejsme vědomi. Například simultánní kontrast iluze, nám umožňuje ocenit, že nevnímáme jasu v absolutních hodnotách, a že místo toho, vizuální systém vypočítá objekt je jas ve vztahu k jeho okolí (Obrázek 1A).

vyčlenění naše smyslové percepts od fyzické charakteristiky stimulu, vizuální iluze poskytují neurovědci s jedinečnou příležitostí studovat neuronální mechanizmy naše smyslové zkušenosti (Eagleman, 2001; Panagiotaropoulos et al., 2012). Charakteristické percepts, že vizuální iluze vytvářet, spolu s faktem, že vyplývají z interního zpracování, neustále stimuluje výzkumníky k hledání mechanismu a umístění v mozku, kde iluze pocházejí. Iluze se však ukázaly jako obtížné vysvětlit jako jakékoli jiné percepční jevy.

fyziologický původ některých iluzí byl zkoumán u zvířat,z nichž je známo, že je vnímají podobně jako lidé (Tudusciuc a Nieder, 2010). Tento výzkum ukazuje, že vnímání jevů jako je vizuální maskování, flash potlačení, plnění-v pohybu-indukované hloubky, a cyclopean perception (random dot stereogramy) jsou přítomny v časných stádiích vizuální zpracování struktury jako thalamus, primární a sekundární zrakové kůry mozkové (Carney et al., 1989; Macknik a kol., 2000; von der Heydt et al., 2000; Grinvald a Hildesheim, 2004; Wilke a kol., 2009).

Müller-Lyer illusion (MLI), je jednoduchý a moc studoval geometrické iluzi, že v jeho klasické podobě se skládá ze dvou vodorovných čar, které jsou vnímány mají různé délky v závislosti na tom, zda mají hroty šípů nebo arrowtails na jejich koncové body (Obrázky 1B–E). Ve snaze porozumět neuronálním mechanismům za iluzí předchozí práce Zemana a kol. (2013) prokázal, že MLI je přítomen ve vícevrstvé umělé síti HMAX,což je model, který zahrnuje mnoho funkcí vizuálního systému primátů (Serre et al ., 2005). Autoři nejprve vyškolili síť, aby kategorizovali obrazy krátkých a dlouhých vodorovných hřídelí, prezentovaných v konfiguracích, které nevyvolávají iluzi u lidí. Po tomto tréninku požádali síť, aby klasifikovala délky hřídelí obrazů obsahujících klasický MLI.

výsledky ukazují, že HMAX síti ukázaly zaujatost v klasifikaci horizontální hřídelí, třídit ty s hroty šípů jako kratší než ve skutečnosti byly. Zajímavé je, že velikost zkreslení bylo podobné, že naměřené u lidí, a tento efekt byl také upravována podle úhlu ploutve, s menšími úhly (blíže k horizontální hřídele) produkovat větší zkreslení. Důležitější je, že autoři prokázali, že konečné klasifikaci vrstvy, tzn. vrstvu, která kategorizuje obrázky jako dlouhé nebo krátké, nespoléhá pouze na jednotky s vysokou prostorovou frekvencí. Tento výsledek nepodporuje low-level vysvětlení iluze uvede low-pass charakteristiky středu-surround a jednoduché buňky může být hlavní příčinou iluze (Obrázek 1F). Navíc, vzhledem k tomu, že síť nebyla trénoval s přírodní obrazy, a že to ani nebude obsahovat informace ve vztahu k hloubce, na vysoké úrovni, „carpentered světa“ vysvětlení iluze byla, neprokazují přízeň ani obyvatelé (Obrázek 1G; Segall et al., 1963; Ninio, 2014).

nové dílo Zemana a kol. (2014) zpracovává tyto předchozí výsledky tím, že prokazuje, že velikost iluze se zvyšuje po zpracování vrstvami jednoduchých buněk a že se snižuje po zpracování vrstvami komplexních buněk. Snížení iluze o komplex buněk naznačuje, že majetek poziční invariance (schopnost reagovat na podnět navzdory své prostorové umístění) by mohla učinit tyto neurony méně citlivé na zkreslení vyvolané iluzi. Tyto nové výsledky naznačují, že velikost MLI může být reprezentována odlišně napříč různými populacemi neuronů, a že abstraktnější reprezentace obrazů mohou být méně citlivé na iluzorní účinky.

mechanismy za iluzí jsou stále nepolapitelné. Jak Zeman a jeho kolegové ukazují, vysvětlení nízké úrovně, i přes svou atraktivní jednoduchost, nemusí být úplným příběhem. Jak již bylo uvedeno s náhodné tečky stereogramy a další binokulární verze iluzi (Obrázek 1E), MLI mohou být generovány na úrovni zpracování nad rámec těchto jednoduchých centrum-surround receptivní pole, a to i v nepřítomnosti jasu, kontrastu (Julesz, 1971). Ačkoli „carpentered světa“ hypotéza je, že není třeba vysvětlovat, iluze, zapojení do parietální a occipito-temporální kůře naznačují, že je pravděpodobné, že vyšší kognitivní procesy jsou zapojeny (Weidner a Fink, 2007; Mancini et al., 2011).

MLI ukazuje, že intuitivně jednoduché instrukce „porovnat délku dvou vodorovných čar“ není nesen vizuální systém tak přímočaře, jak to subjektivně cítí. Je zřejmé, že vizuální systém porovnává něco jiného napříč výkresy a může to souviset s úplnými vizuálními objekty, nikoli s místními informacemi. Když se ptáme na velikost, náš vizuální systém může posuzovat velikost úplných objektů. To lze prokázat zaměřením naší pozornosti na místní rys Müller-Lyerovy kresby, například pokusem zjistit, zda jsou koncové body šipek zarovnány svisle (obrázek 1D). Lze ocenit, dokonce i na obrázku 1B nebo obrázku 1C, že vrcholy jsou zarovnány svisle, vnímání, které naznačuje, že iluze není přítomna na místní úrovni.

iluze MLI je zdánlivě jednoduchá percepční zkušenost, která stále přitahuje pozornost neurovědců. Práce Zemana a jeho kolegové naznačují, že dvě často citované příčiny iluzi, low-pass filtrování vlastnosti vizuální neurony a „carpentered světa“ hypotéza, nejsou potřeba vytvářet iluzi v rámci primátů-jako vizuální systém. Budoucí práce bude zapotřebí k objasnění mechanismů, kterými mozek odhaduje a porovnává velikost vizuálně identifikovaných objektů.

Střet Zájmů Prohlášení

autoři prohlašují, že výzkum byl prováděn v nepřítomnosti jakékoli obchodní nebo finanční vztahy, které by mohlo být chápáno jako potenciální konflikt zájmů.

Poděkování

Jsme si vědomi, že podpora z Dirección General de Asuntos del Osobní Académico de la Universidad Nacional Autónoma de México a Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. Děkujeme Edgarovi Bolañosovi za technickou pomoc.