Иллюзия послеобраза — это визуальная иллюзия, при которой изображение продолжает появляться на короткое время после того, как воздействие исходного изображения закончилось. Послеобразы возникают, потому что зрительные восприятия (как и все восприятия) конструируются в мозге. Когда что-то видно, зрительный образ не просто «принимается» мозгом, но должен активно конструироваться нейронной обработкой. Визуальный послеобраз является следствием этой нейронной конструкции и на самом деле не все еще передается из точки пространства, которая в данный момент находится в поле зрения.
Послеобразы — это обычный опыт, но они наиболее заметны и продолжительны, когда пристально смотришь на яркие, кратковременные стимулы, такие как вспышки камеры. Послеобразы раскрывают несколько нейронных процессов, лежащих в основе зрительного восприятия. Понимание того, как мозг конструирует визуальный опыт и остаточные изображения, может дать представление о том, как развивалась зрительная система и как функционирует мозг в целом.
Остаточные изображения возникают из-за чрезмерной стимуляции фоторецепторов сетчатки. Существует два типа фоторецепторных клеток: палочки и колбочки. Палочки очень чувствительны и в основном используются для зрения при слабом освещении. Колбочки менее чувствительны и используются для цветового зрения.
Когда вы смотрите на изображение, фоторецепторы, настроенные на этот цвет, становятся чрезмерно стимулированными. Эта чрезмерная стимуляция вызывает истощение нейротрансмиттеров и легкий эффект отбеливания, делая перегруженные фоторецепторы менее отзывчивыми на некоторое время. Когда исходное изображение исчезает, утомленные рецепторы продолжают посылать тот же сигнал в мозг, вызывая остаточное изображение в обратных цветах.
Существует два основных типа остаточных изображений:
Положительные остаточные изображения появляются в той же цветовой схеме, что и исходное изображение. Например, если смотреть на ярко-зеленое изображение, то можно увидеть прозрачное зеленое остаточное изображение, как только вы отведете взгляд. Положительные остаточные изображения обычно длятся всего несколько секунд.
Отрицательные остаточные изображения появляются в цвете, дополнительном к исходному изображению. Если смотреть на ярко-зеленое изображение, можно увидеть слабое розовое остаточное изображение. Цвета меняются местами, потому что утомленные фоторецепторы посылают противоположный цветовой сигнал. Отрицательные остаточные изображения могут длиться до минуты.
Основным фактором, определяющим, увидите ли вы положительное или отрицательное остаточное изображение, является уровень адаптации фоторецепторов. Более высокие уровни адаптации приводят к отрицательным остаточным изображениям. Кратковременные стимулы, как правило, вызывают больше отрицательных остаточных изображений.
Несколько переменных влияют как на силу, так и на продолжительность остаточных изображений, в том числе:
Уровень адаптации фоторецепторов влияет на силу остаточного изображения. Более длительное рассматривание изображения вызывает большую адаптацию и приводит к более длительным, сильным остаточным изображениям. Кратковременные проблески вызывают меньшую адаптацию и более слабые остаточные изображения.
Более крупные изображения чрезмерно стимулируют больше фоторецепторов, вызывая более сильные остаточные изображения. Меньшие изображения производят более слабые остаточные изображения.
Более яркие изображения сильнее стимулируют фоторецепторы, что приводит к более сильным остаточным изображениям. Тусклые изображения производят очень слабые остаточные изображения.
Цвета с большей длиной волны, такие как красный, производят более длительные остаточные изображения, чем цвета с меньшей длиной волны, такие как синий или зеленый. Красный также вызывает большее отбеливание сетчатки.
Частое движение глаз во время просмотра изображения уменьшит остаточные изображения. Фиксация взгляда приводит к более сильным остаточным изображениям. Это может быть связано с перекрытием рецептивных полей для фоторецепторов.
Некоторые люди испытывают более сильные и длительные остаточные изображения, чем другие. Причина этих индивидуальных различий полностью не известна. Возраст может быть фактором, наряду с размером зрачка.
| Переменная | Влияние на остаточное изображение |
|---|---|
| Уровень адаптации | Более высокая адаптация вызывает более сильные и продолжительные остаточные изображения |
| Размер стимула | Более крупные стимулы вызывают более сильные остаточные изображения |
| Яркость | Более яркие стимулы вызывают более сильные остаточные изображения |
Остаточные изображения раскрывают несколько ключевых принципов того, как визуальная обработка работает в мозге:
Последовые изображения, появляющиеся в противоположных цветах, свидетельствуют в пользу теории оппонентных процессов. Эта теория утверждает, что зрительные нейроны расположены в оппозиционных каналах, реагирующих на противоположные цвета. Усталость одного канала вызывает восприятие противоположного цвета.
Последовые изображения демонстрируют, что зрительное восприятие зависит от активного нейронного построения, а не только от пассивного приема внешних стимулов. Длительный отправляемый сигнал является артефактом нейронной обработки, а не непрерывным сенсорным входом.
Последовые изображения часто заполняют целые формы, даже если только часть исходного изображения чрезмерно стимулировала сетчатку. Это указывает на более высокий уровень обработки, который заполняет информацию на основе ожиданий.
Иногда в негативных остаточных изображениях можно увидеть подробные узоры, что говорит о том, что рецептивные поля сетчатки точно отображены и работают вместе для создания визуальной информации.
Остаточные изображения, вероятно, возникли как побочный продукт эволюционных адаптаций в зрительной системе:
Остаточные изображения могут поддерживать постоянство цвета, которое обеспечивает перцептивную стабильность в различных условиях освещения посредством нейронной калибровки.
Остаточные изображения могут улучшать восприятие контуров и краев, обеспечивая временный контраст между границами и поверхностями.
Остаточные изображения могут повышать чувствительность к движению, создавая мерцающую оппонентность при движении по поверхности. с повторяющимся контрастом, похожим на эффект колеса телеги.
Цвета остаточного изображения, дополняющие исходное изображение, могут иметь сигнальное значение, выделяя важные стимулы. Дополнительные цвета также создают максимальный контраст.
Таким образом, хотя остаточные изображения и раздражают, они могут иметь некоторые преимущества для визуальной обработки. Двойственная природа остаточных изображений показывает, как визуальная феноменология неотделима от биологических механизмов, лежащих в основе восприятия.
Остаточные изображения имеют некоторые применения, несмотря на то, что они раздражают:
Многие оптические иллюзии и фокусы используют остаточные изображения и то, как они взаимодействуют с движениями глаз, для создания убедительных эффектов. Остаточные изображения развлекают, показывая, как наши зрительные системы могут вводить нас в заблуждение.
Различия в силе и продолжительности остаточных изображений могут указывать на аномалии сетчатки или проблемы со здоровьем. Офтальмологи могут использовать остаточные изображения для диагностики нарушений зрения.
Некоторые алгоритмы сжатия изображений уменьшают размеры файлов, выборочно удаляя детали, которые будут заполнены остаточными изображениями. Это основано на заполнении остаточными изображениями для реконструкции полного изображения.
Движущаяся графика может интегрировать положительные остаточные изображения с движением объекта для создания следов и кажущегося динамического смешивания между кадрами. Это создает улучшенные иллюзии движения.
Хотя остаточные изображения не являются критически важными для зрения, они раскрывают важную информацию о нейронной обработке. Более того, их свойства иногда можно использовать для манипулирования визуальным опытом увлекательными и новыми способами. Остаточные изображения напоминают нам, что зрительное восприятие определяется не только внешними стимулами, но возникает из сложных конструктивных процессов в наблюдающем мозге.
Остаточные изображения — это интригующая визуальная иллюзия, которая раскрывает несколько ключевых принципов зрительного восприятия. Они вызваны чрезмерной стимуляцией и адаптацией фоторецепторов, что приводит к длительной сигнализации одного и того же изображения даже после прекращения просмотра. Остаточные изображения демонстрируют, как визуальная обработка включает в себя активное нейронное построение, а не только пассивное получение стимулов. Хотя обычно они неприятны, остаточные изображения также могут иметь эстетическую привлекательность и практическую пользу при преднамеренном использовании. Понимание остаточных изображений дает представление как о биологической основе зрения, так и о природе зрительного сознания.