Optické iluze vznikají v našich očích, ne v mozku. To je závěr nové studie, která zkoumala, jak vnímáme tvar předmětu nebo jeho barvu v závislosti na pozadí.

Zkreslená realita podle jejích autorů nespočívá ve složitých psychických postupech, ale ve fungování našich očí a zrakových nervových buněk – neuronů.

Proč nevidíme stejný stupeň šedi

Vědci i filozofové už dlouho debatují, zda jsou optické iluze způsobeny zpracováním obrazu v oku a zrakových centrech na nízké úrovni, nebo zda zahrnují duševní postupy na vyšší úrovni, jakými je kontext obrazu a předchozí znalosti.

Vědci ve studii publikované v časopise PLOS Computational Biology analyzovali naše vnímání optické iluze, při nichž okolí objektu ovlivňuje způsob, jakým vidíme jeho barvu nebo tvar.

Šedý pruh na gradientním pozadí, tedy pozadí s plynule se měnícím stupněm šedi. Šedý pruh má ve skutečnosti jeden stálý stupeň šedi. Pokud nevěříte, zakryjte si jeho okolí. | zdroj: kredit-Jolyon Troscianko

Příkladem jsou optické iluze, v nichž vidíme šedý pruh nebo šedá kolečka na gradientním pozadí, tedy pozadí s plynule se měnícím stupněm šedi. Šedý pruh uprostřed i šedá kolečka mají ve skutečnosti stejný stupeň šedi, ale měnící se pozadí způsobuje, že jednu stranu nebo jedno kolečko vnímáme jako světlejší než druhou/druhé.

Výzkumníci vedení Jolyonem Trosciankem z Exeterské univerzity dospěli k závěru, že tyto iluze nejsou výsledkem hlubších psychologických procesů. Vznikají kvůli omezení našich zrakových neuronů.

Totožná optická iluze s kolečky. Obě mají stejný stupeň šedi. | zdroj: kredit-Jolyon Troscianko

„Naše oči posílají do mozku zprávy tím, že zrychlují nebo zpomalují činnost neuronů,“ vysvětluje doktor Troscianko na webu EurekAlert! a upozorňuje: „Přitom existuje určité omezení rychlosti, kterou mohou signál vysílat. Vědci se ale dosud nezamýšleli nad tím, jak takové omezení může ovlivnit způsob, jakým vnímáme barvy.“

Dokážeme si poradit s kontrastem, ale…

Trosciankův tým použil model který kalkuluje s omezením neuronů a s tím, jak může ovlivnit naše vnímání. Na základě tohoto modelu předpověděl, jak vnímáme některé z optických iluzí.

Model byl vyvinut výzkumníky z univerzit v Exeteru a Sussexu pro rozpoznání způsobu, jakým zvířata vidí barvy. Experti ale zjistili, že správně předvídá i mnoho zrakových klamů, které vidí lidé.

„Náš model zpochybnil mnoho dlouho zažitých předpokladů o tom, jak fungují zrakové iluze,“ říká doktor Troscianko.

Poznatky jeho týmu mimo jiné vysvětlují naši schopnost ocenit kvalitu obrazu u televizorů s vysokým rozlišením.

„Moderní televizory s vysokým dynamickým rozsahem vytvářejí jasné bílé oblasti, které jsou 10 000krát jasnější než jejich nejtmavší černá, čímž se blíží úrovni kontrastu přirozených scén.

„Jak si naše oči a mozek dokáží s takovým kontrastem poradit, bylo záhadou, protože testy ukazovaly, že nejvyšší kontrast, který jsme my lidé schopni vidět v jednom prostorovém měřítku, je přibližně 200:1. A ještě více matoucí bylo, že neurony spojující naše oči s mozkem zvládnou pouze kontrasty kolem 10:1,“ zdůrazňuje Troscianko.

Model vědců ze zmíněných britských univerzit však ukazuje, jak neurony s omezenou šířkou pásma kontrastu kombinují své signály, aby nám umožnily vidět obrovské kontrasty. Obraz však „komprimují“ a výsledkem jsou optické iluze.

Některé neurony jsou citlivé na velmi jemné rozdíly ve středních stupních šedi, ale jsou snadno přetíženy vysokým kontrastem. Pokud se díváme na něco ve větším nebo menším měřítku, zapojujeme jiné neurony. Ty si poradí s vyšším kontrastem, ale zase nejsou tak citlivé.

„Model, který jsme použili, ukazuje, že naše neurony jsou vyvinuty, aby využily každý kousek své kapacity. Systém s výrazně omezenou šířkou pásma a citlivostí neuronů proto může vnímat kontrasty větší než 10 000:1,“ vysvětluje Jolyon Troscianko.

Ne vždy však výsledný obraz, který nám systém dodá, odpovídá realitě.