Mit einem neuen Computermodell sind Wissenschaftler der Aufdeckung der verblüffenden Geheimnisse optischer Täuschungen, die das Gehirn dazu verleiten, bei der Verarbeitung von Bildern die falschen Farben zu sehen, einen Schritt näher gekommen.
„Synchronisierte Kontrastillusionen“ sind eine groß angelegte Gruppe irreführender Illustrationen, die Menschen dazu verleiten sollen, zu glauben, dass bestimmte Teile eines Bildes unterschiedliche Farben haben, obwohl sie tatsächlich dieselbe Farbe haben. Der Effekt beruht darauf, dass der Fotograf die Helligkeit oder Farbe im Hintergrund verändert, um unsere Wahrnehmung der Objekte im Vordergrund zu verändern. Im Bild oben ist beispielsweise das kleinere Band in der Bildmitte einfarbig grau, scheint jedoch in verschiedene Schattierungen abgestuft zu sein, da der Hintergrund an einem Ende heller und am anderen Ende dunkler ist. Ein weiteres Beispiel ist Sie sind Monker Whitewie im Bild unten gezeigt, wo 12 Kugeln rot, lila und grün erscheinen, aber tatsächlich den gleichen Beigeton haben.
Wissenschaftler wissen bereits seit mehr als einem Jahrhundert, warum diese Illusionen funktionieren, aber in all dieser Zeit konnten sich Experten nicht darüber einigen, wie sie genau getäuscht haben. Gehirn. Es gibt zwei mögliche Erklärungen. Das erste ist, dass die Illusion von unten nach oben erzeugt wird, beginnend mit einer neuronalen Aktivität auf niedrigem Niveau, die keine vorherige Exposition gegenüber dieser Art von Illusion erfordert. Der zweite Ansatz erfolgt von oben nach unten, was bedeutet, dass er eine höhere Gehirnfunktion erfordert und mit dem spielt, was Ihr Gehirn im Laufe der Zeit zuvor über die Helligkeit und Farbe des Lichts gelernt hat.
In einer neuen Studie, die am 15. Juni in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Computerbiologienutzten zwei Forscher ein neues Computermodell, das das menschliche Sehen simuliert, um die Kontroverse ein für alle Mal beizulegen.
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Das als „Modell mit begrenzter räumlicher Bandbreite“ bekannte Modell verwendet Computercode, um nachzuahmen, wie das Netzwerk von Gehirnzellen oder Neuronen, die zuerst Daten vom Auge empfangen, beginnt, das Bild zu entschlüsseln, bevor es diese Daten an andere, „höher“ sendet. Ebene“ Gehirnregionen. vollständig verarbeitet werden. Das Modell unterteilt das Bild in Abschnitte, misst die Helligkeit jedes Abschnitts und kombiniert diese Bewertungen dann in einem einzigen Bericht, der an das Gehirn gesendet werden kann, ähnlich wie beim menschlichen Sehen.
Das Schöne an diesem Modell ist, dass der Code nur die Verarbeitung einzelner Abschnitte mit der gleichen Geschwindigkeit ermöglicht, die menschliche Neuronen auswerten können, sodass das Modell darauf beschränkt ist, unseren eigenen visuellen Einschränkungen zu entsprechen, so der Co-Autor der Studie. Joleon TroshiankoEin visueller Ökologe an der University of Exeter im Vereinigten Königreich sagte gegenüber WordsSideKick.com. „Dieser Aspekt des Modells ist besonders neu – niemand scheint über die Auswirkungen einer begrenzten Bandbreite auf die visuelle Verarbeitung nachgedacht zu haben“, fügte er hinzu. Das neue Modell berücksichtigt insbesondere, wie schnell ein Neuron „feuern“ oder eine Nachricht an andere Neuronen in seinem Netzwerk senden kann.
Für die Analyse nutzten die Forscher ihr neues Modell Mehr als 50 gegensätzliche Illusionen auf einmal Um zu sehen, ob das Programm bestimmte Teile der Bilder auch fälschlicherweise als unterschiedliche Farben erkennt, wie es ein Mensch tun würde. (Die Autoren des Berichts weisen darauf hin, dass unklar ist, wie viele gleichzeitige Kontrastillusionen genau existieren, aber wahrscheinlich sind es Hunderte.)
Während dieser Experimente, so Trocianco, sei das Modell ständig dazu verleitet worden, die falschen Farben zu identifizieren. „Mein Mitarbeiter [Daniel Osorio] Er schickte mir immer wieder E-Mails mit neuen Illusionen und sagte, er glaube nicht, dass es mit dieser funktionieren würde“, fügte er hinzu, „aber zu unserer Überraschung und Freude habe ich im Allgemeinen in fast allen Fällen mit der Illusion gerechnet.“
Da das Modell auch von diesen Illusionen „illusioniert“ wurde, ohne über die entsprechende komplexe Verarbeitungsleistung des menschlichen Gehirns zu verfügen, deutet dies darauf hin, dass weder eine visuelle Verarbeitung auf hohem Niveau noch vorherige Erfahrungen erforderlich sind, damit diese Illusionen funktionieren. Dies scheint die Bottom-up-Hypothese zu bestätigen, dass nur die neuronale Verarbeitung auf grundlegender Ebene für die Täuschung der Bilder verantwortlich ist, kamen die Autoren zu dem Schluss.
„Im Wesentlichen können viele Illusionen, von denen früher angenommen wurde, dass sie von komplexer visueller Verarbeitung oder zumindest visueller Verarbeitung, die Rückkopplungsschleifen erfordert, abhängen, durch etwas so Einfaches wie eine einzelne Schicht von Neuronen erklärt werden“, sagte Trocianko.
Die Ergebnisse stützen ähnliche Ergebnisse einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie aus dem Jahr 2020 Sehforschung. In dieser Studie wurden Kinder, die mit Katarakten geboren wurden, sich aber erfolgreich einer Operation zur Entfernung des Katarakts unterzogen hatten, kurz nach der Wiederherstellung ihres Sehvermögens anhand von Fotos getäuscht, obwohl es ihnen an vorherigen visuellen Erfahrungen mangelte, die den Kontext für die Bilder hätten liefern können.