16 июн 2023 3 848

Загадки цветового восприятия: как наш мозг, обманывая нас, экономит энергию и память

Вы когда-нибудь замечали, что один и тот же предмет может казаться разного цвета или яркости в зависимости от того, что находится рядом с ним? Например, серая бумага может выглядеть светлой на черном столе, а темной на белом. Или красная роза может стать еще краснее, если рядом с ней поставить зеленую вазу. Это называется влиянием окружения на то, как мы видим цвета и свет, и это одна из самых удивительных и сложных вещей в нашем зрении.

Ученые и философы давно спорят о том, почему так происходит. Некоторые считают, что наш мозг пытается показать нам предметы такими, какие они есть на самом деле, несмотря на то, что свет меняется от времени суток или погоды. Другие полагают, что наш мозг экономит энергию и память и показывает нам только самое важное в картинке.

Оба куба имеют то, что кажется желтыми и синими плитками на их верхних поверхностях. Однако те, что слева выглядят желтыми, на самом деле имеют серый цвет, идентичный синим плиткам справа. Новая модель может помочь объяснить, почему объекты кажутся одного цвета даже при изменении освещения и почему в иллюзиях такой серый цвет выглядит разноцветным.

В новом исследовании доктор Джолион Трощанко из Эксетерского университета совместно с коллегами придумал модель, которая говорит, что все эти странные вещи происходят из-за того, что у нашего мозга есть свои границы. Он предположил, что наш мозг видит картинку с помощью специальных датчиков, которые реагируют на разные размеры и цвета предметов.

Под датчиками подразумеваются фильтры, которые образуются из нейронов в глазах и мозге. Они называются так, потому что они похожи на фильтры, которые используются в фотографии или оптике, чтобы пропускать или блокировать свет определенных частот или цветов. Нейроны в этих фильтрах реагируют на разные характеристики изображения, такие как размер, контраст, цвет и ориентация.

Оба серых круга совершенно одинаковые, но один кажется темнее другого.

Каждый датчик может работать только в определенном диапазоне: если предмет слишком маленький или слишком большой, слишком светлый или темный, датчик не видит его. Кроме того, каждый датчик чувствителен к контрасту, то есть разнице между цветом или яркостью предмета и его окружения. Чем меньше предмет, тем больше контраст нужен для того, чтобы датчик его заметил.

Наши глаза посылают сообщения в мозг, заставляя нейроны срабатывать быстрее или медленнее. Однако существует предел того, как быстро они могут срабатывать, и в предыдущих исследованиях не рассматривалось, как этот предел может повлиять на то, как мы видим цвет

— Джолион Трощанко.

Модель Трощанко показала, что эти простые свойства датчиков достаточны для того, чтобы объяснить большинство странных вещей, которые мы видим. Например, серая бумага выглядит светлой на черном столе, потому что она привлекает внимание датчиков больших размеров с низким требованием к контрасту. На белом столе же она не привлекает внимание этих датчиков и видна только датчикам маленьких размеров с высоким требованием к контрасту, которые реагируют слабее. А красная роза становится еще краснее рядом с зеленой вазой, потому что она вызывает большую разницу в активности датчиков красного и зеленого цветов.

Модель Трощанко также согласуется с тем, что ученые знают о том, как работает наш мозг. Он показал, что его модель хорошо предсказывает результаты тестов на то, как люди видят контраст, а также характеристики клеток в глазах обезьян. Это подтверждает, что его модель отражает реальные свойства нашего зрения.

Исследование Трощанко и его коллег имеет важное значение для понимания того, как человеческий мозг видит цвета. Оно показывает, что многие странные и загадочные иллюзии могут быть объяснены простыми правилами, которым следует наш мозг. Это означает, что мозг не стремится к тому, чтобы показать нам предметы такими, какие они есть на самом деле, а скорее к тому, чтобы сэкономить энергию и память и показать нам только самое важное в картинке. Это также означает, что мы не всегда видим предметы такими, как они выглядят в данной ситуации.