观察在先

通俗地说,当眼睛和大脑闹矛盾的时候视错觉就产生了。正在阅读这篇文章的您,除去近视或者远视以外,我想应该没有其它视力上的疾患。但是下面的这段视错觉将会让您好端端的眼睛对某些东西视而不见。别害怕,它只是暂时的让您的眼睛看不见某些东西。现在请您勇敢的盯住动画中央闪烁的绿色圆点,并保持目光的注意力一直在这个圆点上,但是将您思维的注意力放在周边的三个黄色圆点上,接着魔法就会开始啦……

 

如果您看得够专心,您会发现周边的三个黄色圆点会逐个地、成对地或同时地消失在您的视野之中。诚然,这不是我们在动画上做了手脚,其实三个圆点一直都在那里,只不过您的眼睛对它们视而不见罢了。在脑与认知科学领域,这种视错觉现象的学名为运动致盲(Motion Induced Blindness, MIB)——某些运动模式会导致大脑对叠加在运动模式上持续存在的静止物体间歇性的丧失视觉意识(见于论文“Motion-induced blindness is not tuned to retinal speed”)。

 

“丧失视觉意识”虽然听起来蛮恐怖,但其实运动致盲现象只会让我们的大脑间歇性丧失全部视觉意识中的九牛一毛。所以这没什么可恐惧的,现在就动起手来,瞧瞧运动致盲视错觉是多么有趣吧。

首先,通过点击slower/faster按钮调节背景旋转速度可以发现,当背景的旋转速度被调节到非常慢的时候,运动致盲的视错觉现象仍然会发生;

其次,通过点击smaller/larger按钮调节周边圆点的大小可以发现,当外围圆点被调节至极大的直径时,运动致盲的视错觉现象仍然会发生;

再次,通过调节背景、运动方格和周边圆点的颜色可以发现,这三个物体的任意颜色组合,均可导致运动致盲视错觉现象的发生;

最后,通过点击grating off/on按钮打开背景光栅可以发现,在光栅存在的情况下,运动致盲的视错觉现象同样会发生。

思考在后

Human Nervous System Diagram/人类神经系统示意图

跟所有其它视错觉一样,运动致盲现象也是巧妙的利用了人类的生理和心理特性。这种目光凝视导致运动背景中的固定物体在视觉意识中消失或闪烁,而目光转换这些“消失”物体重新出现的现象,通通可以归结为瑞士物理学家保罗·维特·特克斯勒(Ignaz Paul Vital Troxler)在1804年发现的以他名字命名的特克斯勒消逝(Troxler’s fading or Troxler’s effect)所产生的视觉效果。

特克斯勒消逝指出:当一个人的目光聚焦在某个固定点上20秒或者更长时间之后,在该固定点周围,也就是在观察者余光中的其他视觉刺激源将会在观察者的视野中慢慢淡化直至最后消失。外围视觉刺激源外观上越小、对比度越低、边缘越模糊,或是离中心固定点越远,就越能增强特克斯勒消逝的视觉效果。

研究表明,产生特克斯勒消逝的原因应归根为视觉神经感知外界刺激时的适应性,或者可以更确切地称之为懒惰性——视神经倾向于忽略掉视觉信息中长期持续不变的刺激信号。其实人体所有的感觉神经都有懒惰倾向!想象一下,现在有一片薄薄的羽毛落在了您裸露的手臂上,起初的一、两秒内您还可以感觉到羽毛的存在,说不定还痒痒的。可是接下来您的皮肤会慢慢的感觉不到这片羽毛停留在您的手臂上,因为触觉神经已经适应了羽毛施加于它的持续不变的刺激信号,所以懒得再理会这个信号。如果这时你活动活动手臂,羽毛对触觉神经末梢的刺激就产生了变化,毛茸茸、痒酥酥的感觉立刻就会回来。

对于神经系统这一懒惰性的一种科学解释是,通常情况下,大脑是从零散杂乱的外部输入信号中选择有用信息来组织意识信号的,在这个过程中大脑有时候会剔除某些信息。研究人员说,人们在日常生活中也可能遇到这种情况,只是注意不到。另外一些科学家猜测,这种现象可能与大脑的左右半球争夺控制权有关,左半球倾向于把与自己的“成见”不相符的信息剔除掉,右半球则倾向于对所有的信息照单全收,反映一个真实的世界。

神经系统这一懒惰性有可能是一种有用的技巧,也可能是一种缺陷,但是大多数学者倾向于前者。神经系统应该是生物器官中最繁忙的系统了,它需要时时刻刻收集和处理视觉、听觉、味觉、触觉甚至直觉,并且还要监测和控制生物个体的各个生理指标,维持与生物个体生命密切相关的重要器官的正常运作。要求它对每一个信号都做出实时的反应是不现实,海量的信息会把神经系统累垮。结果造物主只有选择一个妥协的方案——让神经系统在一定程度上忽视持续不变或者它认为并不重要的信号,同时对变化的、重要的信号保持实时反应。这正如论文“Motion-induced blindness and motion streak suppression”中的观点“运动致盲视错觉实际上是为正常视觉服务的”,“非但是视觉处理过程中的错误,运动致盲应该是视觉系统的功能产物,它过滤掉一些无益的视觉刺激信号从而保护视觉系统。”

科学研究

对于视觉致盲现象,还有人提出了一个有趣的问题:“不同人观察这个动画,外围圆点开始消失的时间和消失的方式是否一样呢?”对此,来自德国的迈克尔·巴赫(Michael Bach)教授回应到:“几年前我曾经思考过这个问题,也曾非正式地做过一些试验,但是没有发现不同的人观察到视觉致盲的现象是同步发生的。”他还声称,“我相信观察结果是存在个体差异的,但这还需要科学和严谨的方法来证明。这应该是个非常有趣项目,有人愿意加入我的团队吗?”(注:请通过迈克尔·巴赫教授的个人主页联系他)

Traffic Lights/交通信号灯尽管运动致盲现象总的来说应该是视觉系统的一个功能性产物,但是在日常情况下也可能不知不觉地发生。交通事故就可能与运动致盲现象有一定的关联,交通信号灯只是人类近万年进化史中最后一百年历史中的产物,人类基因进化的速度还没有快到认为红、橙、绿三色组成的交通灯对于人类是非常重要的信息,因此我们视觉处理系统中的视觉致盲机制有可能忽略它认为不重要掉交通灯的信号,这也可能导致某些交通事故的发生。

来自北京大学心理系的一群中国学者也有在关注运动致盲问题,他们主要研究人类思维注意力与运动致盲现象的发生之间的关系。通过将目标视觉刺激信号放在实验参与者视野的不同位置上(左上、左下、右上、右下),然后让实验参与者用不同的注意力(集中注意力/分散注意力)观察运动致盲视错觉图像。结果显示,目标刺激信号位于上视野(左上、右上)时,观察到视觉致盲现象的绝对人数、他们所占全部参与者的百分比,以及他们观察到视觉致盲现象的持续时间这些指标都是显著高于刺激信号位于下视野(左下、右下)时所获得的数据。并且,在分散注意力和集中注意力的情况下观察到运动致盲的次数和百分比基本持平,但是不论在刺激信号在何位置上,分散注意力的状态下观察到运动致盲的持续时间是显著低于集中注意力的情况,平均低100~200毫秒。

有兴趣的读者可以继续延伸阅读北京大学心理系耿海燕的论文《运动诱发视盲现象中的空间注意调控机制》,有一定的经济社会价值,至少通过上面这一段对论文的分析,本人得出一个结论:我们的交通信号灯应该安放在尽量低的位置,并且鼓励驾驶员在驾驶车辆时不要过于专注地盯住前方,这样才会降低导致驾驶员丧失对交通灯的视觉意识的视觉致盲现象发生的次数和发生后的持续时间。当然,这纯属本人的无稽之谈,因为由于驾驶员忽视交通信号灯而导致的交通事故应该只占所有交通事故的非常小的比例,并且交通信号灯安放过低将使不远方的驾驶员们就无法看到它,所以驾驶员同志们开车时还是不要接听手机并且减少与乘客的攀谈为好。

写在最后

通过上面的阅读您应该已经意识到,运动致盲现象可能在日常生活中不知不觉地发生。所以当您夜间行车高度注意力地凝视前方川流不息的车流时,发现它们的尾灯忽然暂时消失掉了也就不足为奇。下回听到有人叫骂:“走路不长眼睛啊?”,您也可以理直气壮地回答:“在我的视觉数据库中您太相当微不足道了,它要对您视而不见,我也没办法啦!”