Mekanisme pembentukan ilusi sentuhan Weber dicadangkan • Aliona Sukhoputova • Berita Sains mengenai "Unsur" • Sains kognitif, Neurobiologi

Mekanisme pembentukan ilusi sentuhan Weber dicadangkan.

Rajah. 1. Contoh-contoh ilusi visual yang terkenal. 1 – ilusi pergerakan dalam angka tetap. 2 – penyimpangan persepsi warna (ilusi dengan bayangan pada papan catur): sensasi dibuat bahawa persegi A jauh lebih gelap daripada segi B, sedangkan sebenarnya warna mereka adalah sama. 3 – Changeling (angka Boring "Isteri atau ibu mertua?"; Lihat Edwin Boring): imej yang sama dapat dilihat oleh otak sebagai dua gambar yang sama sekali berbeza. 4 – penyelewengan persepsi saiz objek (ilusi dari Müller-Lyer): bergantung pada petua-petanda, untuk membingkai garis yang sama, garis-garis ini kelihatan lebih pendek atau lebih lama. Imej dari netlore.ru, wordlesstech.com, illuzi.ru, ru.pinterest.com

Ilusi boleh menakutkan atau mengasyikkan, terutamanya apabila kita tahu sedikit tentang sebab kejadiannya. Para saintis kognitif dari London telah mengkaji secara terperinci asas salah satu ilusi sentuhan, yang terdiri daripada fakta bahawa jarak antara mata yang sama pada kulit dirasakan secara berbeza bergantung pada lokasi titik-titik ini pada tubuh. Teori mereka menerangkan ilusi ini dengan cara yang berikut: otak menganggarkan jarak dengan sensasi sentuhan dengan menghitung medan penerimaan yang berpotongan dengan segmen yang menghubungkan dua titik sentuhan.

Kerja-kerja otak dan organ-organ indera kami diasah untuk persekitaran di sekeliling kita, untuk tugas-tugas yang paling mungkin kita temui sepanjang hidup kita – sebagai contoh, menentukan warna dan saiz sesuatu objek, jaraknya (iaitu menaksir manfaat atau bahaya potensialnya); untuk menyelaraskan pergerakan mereka dengan mengambil kira kedudukan semua bahagian badan kita, dan sebagainya. Dalam satu tangan, ini memberikan kita persepsi realiti yang paling tepat pada kebanyakan situasi yang biasa bagi kita, sebaliknya ia mengganggu persepsi jika perlu (lihat Bagaimana seseorang melihat masa, "Mekanik Popular" (No. 6, 2014).

Sebagai contoh, dalam rajah. 1 menunjukkan ilusi dengan bayang-bayang di papan catur: nampaknya kita bahawa A persegi jauh lebih gelap daripada segi B kerana "pembetulan bayang-bayang". Dalam kehidupan sebenar, kita menilai warna objek yang mengambil kira persekitaran mereka, dan di sini otak kita mengambil kira bayang-bayang dan memberitahu kita warna yang kita dapati jika kita mengeluarkannya. Square B dalam persepsi kita seolah-olah menjadi ringan, kerana "warna sebenar" (tanpa bayangan), dari sudut pandangan otak kita, adalah lebih penting daripada warna yang kita lihat secara langsung dalam gambar.

Pada ketiga, gangguan persepsi ketika bertemu dengan situasi yang tidak biasa yang tidak disediakan oleh otak dan organ kita. Oleh itu, yang tidak berkelip dengan berkelip bola lampu (tidak wujud dalam objek semulajadi) tetap tidak dapat dilihat untuk pandangan kami (lihat Ketepatan Mesin, "Quantik" №3, 2015).

Dalam dua situasi terakhir, kita akan bercakap mengenai rupa ilusi. Perkataan ini sendiri mempunyai banyak makna, dan dalam erti kata, seluruh persepsi kita tentang dunia adalah ilusi, tetapi di sini kita akan bercakap tentang ilusi sebagai perbezaan dalam persepsi tentang rangsangan yang sama (sentuhan, bentuk, warna, dan lain-lain) dalam keadaan yang berbeza (V.Hayward, 2008. Taksonomi ringkas mengenai ilusi dan demonstrasi). Iaitu, ilusi bukan sekadar distorsi persepsi berbanding dengan realiti, tetapi perubahan sensasi dari rangsangan apabila keadaan luaran atau dalaman berubah (tanpa mengubah rangsangan itu sendiri). Dalam kes ini, sebagai peraturan, kita bercakap tentang perubahan ketara yang mengelirukan otak kita dan menakutkan atau mengejutkan kita.

Apakah ilusi itu?

Sesetengah ilusi timbul akibat penyimpangan dalam kerja sistem saraf dan mungkin tanda-tanda penyakit atau keadaan khusus badan (lihat, contohnya, Jokes Alam atas mahkota penciptaan: anomali, Mekanik Popular, No. 10, 2011).Ilusi lain yang akan kita bicarakan dalam berita ini adalah, ke tahap yang lebih besar atau kurang, ciri setiap orang yang sihat. Bergantung pada organ rasa yang terlibat dalam ilusi, mereka dibahagikan kepada visual, bunyi, rasa, sentuhan, dll. Yang paling mudah untuk menunjukkan adalah ilusi visual, terutama di dunia moden Internet: imej yang tidak bergerak yang menyebabkan ilusi pergerakan, stereoillusions, shifters, distorsi warna atau saiz objek yang diketahui oleh kita sejak zaman kanak-kanak (Rajah 1).

Varieti ilusi bunyi jauh lebih kecil, tetapi mereka juga boleh didapati dan diuji sendiri (contohnya, Ton Shepard). Sebilangan besar ilusi timbul dengan penyertaan beberapa deria, kerana otak kita mengambil kira dan menggabungkan maklumat yang diperoleh dengan cara yang berbeza. Bagaimana integrasi multisensori ini berlaku, lihat Pendengaran bertanggungjawab untuk penyepaduan pendengaran dan sentuhan ("Unsur", 24 Oktober 2005). Terdapat juga rasa ilusi berasaskan, sebagai peraturan, pada pengintegrasian bau, penglihatan, atau mendengar dengan rasa tanpa keterangan dari mana-mana sistem ini (lihat bab Apa yang otak kita berfikir tentang wain? Dari buku "Rasa" oleh Bob Holmes).

Ilusi taktil atau sentuhan juga sering didasarkan pada interaksi beberapa deria. Sebagai contoh, jika anda menaikkan dua berat yang sama, tetapi berbeza dalam isipadu objek, lebih kecil daripada mereka akan kelihatan lebih sukar. Satu lagi contoh yang menarik adalah ilusi lengan getah, apabila selepas beberapa ketika rangsangan yang sama tangan tersembunyi subjek ujian dan lengan getah yang dilihat olehnya, orang itu mula merasakan lengan getah sebagai miliknya sendiri. Dalam eksperimen yang sama dengan menggunakan skrin, kamera dan gelas realiti maya, anda boleh mencapai kesan yang menarik – sebagai contoh, untuk membuat seseorang berasa tidak kelihatan, tidak mengenali diri anda dalam foto, dan sebagainya (lihat artikel Illusions Fizikal: Fenomenologi, Mekanisme, Eksperimen model).

Terdapat juga ilusi yang sama untuk deria yang berbeza. Sebagai contoh, beberapa ilusi visual juga dirasakan oleh orang buta apabila membaca maklumat dari paparan Braille, contohnya, ditunjukkan dalam Rajah. 1 ilusi Muller-Layer. Satu momen beralih perhatian boleh membuat buta, kedua-dua visual dan pendengaran atau sentuhan, untuk pecahan sesaat (lihat demonstrasi di ted.com).

Ilusi taktil

Walau bagaimanapun, terdapat ilusi semulajadi.Untuk menunjukkan banyak daripada mereka, pemasangan khas yang rumit diperlukan (lihat, sebagai contoh, Peta badan dalam talian berada di dalam otak, Elemen, 26 Julai 2005). Tetapi ada juga yang boleh anda cuba sendiri atau rakan anda tanpa banyak kesulitan. Dan ingat bahawa ilusi taktil berfungsi dengan lebih baik tanpa ketiadaan maklumat dari deria lain: apabila mata anda ditutup atau apabila anda menunjukkan kesan tertentu kepada orang lain, dan bukan pada diri sendiri.

Kadang-kadang objek yang nyata dapat dipecah atau, sebaliknya, dua objek dapat dilihat sebagai satu. Contoh yang paling terkenal ialah ilusi Aristotle (Rajah 2). Jika anda menyentuh jari telunjuk dan jari tengah, dan kemudian memacu mereka di sepanjang hujung hidung atau menggulung kacang di antara mereka, anda akan merasakan dua hidung (dua kacang). Ilusi terbalik Aristotle adalah dengan jari-jari silang yang sama anda boleh menyentuh sudut dalaman sesuatu – dan kedua-dua permukaan akan dirasakan sebagai satu.

Rajah. 2 Illusion of Aristotle. A – langsung: harus ada perasaan dua hidung; B – terbalik: dua permukaan dianggap sebagai satu. Ilustrasi dari artikel: V. Hayward, 2008. Taksonomi ringkas mengenai ilusi dan demonstrasi taktil.

Kedudukan objek boleh diputarbelitkan.Cubalah sendiri atau meminta seseorang untuk memutar bibirnya secara menyerong: mengangkat satu sudut bibir dan turunkan lagi ke bawah sejauh ia akan berubah, dan tutup mata anda. Sekarang sentuh bibir dengan pensil atau pena yang diletakkan vertikal, dan anda akan merasa seolah-olah objek ini condong ke arah yang bertentangan dengan kecondongan bibir.

Ilusi juga boleh membuat objek permukaan yang berbeza. Sebagai contoh, jika tiga jalur sederhana yang melekit ketebalan kecil ditetapkan pada permukaan yang rata, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 3 (bahagian melekat pelekat atau skotch yang sangat baru akan dilakukan), maka dalam kes A, jari anda akan merasakan alur di tengah, dan dalam kes B, ketinggian, rabung. Pada masa yang sama, permukaannya sebenarnya walaupun – dalam mana-mana, lebih licin daripada apa yang dirasakan jari apabila anda memandu sepanjang jalur. Kesan alur yang sama boleh diperolehi tanpa gam, jika anda memasang struktur di mana jalur tengah akan bebas untuk perjalanan berkenaan dengan dua yang melampau.

Rajah. 3 A, B – ilusi saluran dan rabung. Kelabu jalur yang berlorek melekit ke atas, dan putih – bahagian melekit ke bawah. C – Campuran ilusi ("ilusi menyikat"). Anak panah menunjukkan sifat pergerakan jari (A, B) atau pensil (C) untuk mencipta ilusi. Ilustrasi dari artikel: V. Hayward, 2008. Taksonomi taksonomi mengenai taksonomi tactile

Dan sekarang ambil sikat dengan gigi fleksibel, seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 3, dan belanja di atasnya dengan pensil atau pen. Dengan pengagihan seragam insentif, ia mewujudkan perasaan bahawa hanya terdapat satu rangsangan dan ia bergerak. Dalam kes ini, bukannya secara serentak menyentuh setiap gigi, kami merasakan satu titik yang berjalan sepanjang jari selepas pergerakan pensil: seolah-olah ada sesuatu yang dipegang pada jari. Kesan ini digunakan untuk membuat imej pada paparan alat untuk orang buta (sesuatu seperti paparan braille).

Ilusi sentuhan lain dikaitkan dengan ketidakupayaan untuk membabi buta membezakan sentuhan lekuk dalam siku dari bahagian lengan yang lain. Untuknya, anda memerlukan dua orang. Tanya pasangan anda meletakkan tangannya di atas meja atau di atas lututnya, mengangkat telapak tangan dan menutup matanya. Tugasnya adalah untuk mengatakan "berhenti" ketika ini ketika anda menyentuh lipatan dalam sikunya, jangan sentuh dia terlebih dahulu. Dan sekarang perlahan-lahan (perlahan-lahan) tumbuh dengan jari-jari anda pada kulitnya dari pergelangan tangan ke siku, dan luangkan masa anda. Tanpa senaman khas, kebanyakan orang mengatakan "hentikan" tidak berada di titik tikungan, cuba pada diri sendiri.Dengan cara ini, ia juga berfungsi dengan bersinar.

Satu lagi ilusi menarik, yang mana dua orang juga diperlukan, dipanggil ilusi Pinocchio. Duduk di atas kerusi di belakang kawan anda, menghadap ke belakang, dan letakkan satu tangan di hidungnya dan yang lain di hidungnya (Rajah 4). Tutup mata anda dan gosokkan kedua-dua hidung ke atas dan ke bawah selari. Selepas beberapa ketika, anda akan berasa seperti hidung anda sangat panjang.

Rajah. 4 "Pinocchio Illusion". Imej dari netlore.ru

Satu lagi jenis ilusi sentuhan dikaitkan dengan persepsi yang salah mengenai tempat sentuhan. Contohnya, dua isyarat denyutan secara serentak, digunakan pada jarak antara satu sama lain, dirasakan sebagai kira-kira di tengah-tengah antara dua yang sebenar. Apabila dua titik disentuh pada gilirannya, sentuhan yang lebih cepat dan jarak yang lebih pendek antara mereka adalah, semakin banyak titik ini akan semakin dekat (kesan Tau; lihat kesan Tau). Dan jika anda mula-mula menyentuh beberapa mata pada satu titik, dan kemudian tanpa berhenti seketika beberapa kali, kesan Rabbit Potong (Illus Rabbit) akan muncul. Selalunya, ilusi ini ditunjukkan pada lengan bawah, menyentuh pergelangan tangan pertama, dan kemudian tikungan siku,Rangsangan berturutan seolah-olah diagihkan di ruang antara titik-titik ini dan mewujudkan perasaan bahawa setiap rangsangan seterusnya sedikit lebih dekat dengan lentur siku daripada sebelumnya. Sekiranya anda menguasainya, ilusi ini dapat ditunjukkan pada rakan anda dengan cepat menyentuh kulit dengan jari anda atau sisi tumpul pensil.

Idea badan kita tentang jarak antara dua titik sentuhan boleh berubah. Pertama, sebagai peraturan, setiap perkiraan jarak di antara mereka, secara purata, dipandang rendah (B. G. Green, 1982.). Kedua, rasa subjektif saiz dan jarak bergantung pada tahap kepekaan kulit yang kita sentuh. Sebagai contoh, saiz cincin itu kelihatan kepada bahasa yang lebih besar daripada telapak tangan dan terutama lengan bawah. Ciri lain yang menarik adalah bahawa jarak antara dua titik yang kita sentuh secara serentak, secara purata, kelihatan lebih panjang jika segmen itu berorientasikan di seluruh lengan atau kaki, dan kurang jika ia berorientasikan di sepanjang anggota badan. Ilusi ini dipanggil ilusi Weber.

Model piksel permukaan badan

Untuk menjelaskan semua penyimpangan jarak jauh ini, Federico Fiori dan Matthew Longo dari King's College London dan University of London Birkbek mengemukakan teori mereka – model piksel permukaan badan mereka sendiri. Pikel adalah bidang yang dikenali sebagai receptive. Bidang ini adalah bidang kulit yang dipenuhi dengan reseptor dari sel saraf tunggal, neuron. Di kawasan yang lebih sensitif di dalam badan, bidang ini lebih kecil (contohnya, kira-kira 10 mm2 pada jari) dan banyak lagi, dan di bahagian yang kurang sensitif di lapangan lebih besar, tetapi mereka lebih kecil. Di samping itu, bidang ini berbentuk bujur dan memanjang sepanjang anggota badan. Dalam model piksel, jarak antara dua mata dianggarkan oleh otak kita dengan jumlah medan yang diterima di garis yang menghubungkan kedua titik ini. Teori semacam itu akan menerangkan persepsi saiz yang berbeza di kawasan sensitif yang berbeza dari kulit, serta perbezaan yang disebabkan oleh orientasi yang berbeza dari garis yang menghubungkan rangsangan.

Untuk menguji model ini, para penyelidik terpaksa mengesan perubahan sensasi subjektif jarak antara dua rangsangan pada kecenderungan berlainan garis yang menyambungkannya.Bayangkan medan sampah dengan saiz yang sama berorientasikan "piksel" yang berorientasikan sama, dan membelanjakannya pada medan ini banyak segmen panjang yang sama, tetapi orientasi yang berbeza. Jika kita mengira berapa banyak "piksel" bersilang setiap segmen, maka kita mendapati bahawa bilangan maksimum piksel berada di bawah segmen kita hanya dengan satu orientasi yang ditetapkan, yang sama berlaku dengan bilangan minimum "piksel". Apabila menukar segmen kita dari kedudukan minimum ke kedudukan maksimum, yang, dengan caranya, berserenjang antara satu sama lain, kita akan melihat peningkatan beransur-ansur dalam bilangan "piksel" yang bersilang. Oleh itu, model ini memerlukan perubahan pada anggaran subjektif jarak (bilangan "piksel" yang bersilang) berlaku dengan lancar, hanya terdapat satu maksimum dan satu minimum: pergantungan jarak yang dianggap pada sudut kecenderungan digambarkan oleh sinusoid.

Berus dan dahi 100 sukarelawan (25 dalam setiap eksperimen) sama rata dengan 8 baris dengan kecenderungan berlainan yang berpotongan di tengah, dengan langkah 22.5 ° (Rajah 5).

Rajah. 5 A – susunan garis pada sudut yang berbeza berkenaan dengan garis transversal yang dipilih secara konvensional (0 °). B – pergantungan kepada distorsi persepsi jarak antara mata (penilaian subjek, dibahagikan dengan saiz sebenar) pada sudut kecenderungan. Barisan menegak hijau ditandakan maksimum. Ilustrasi artikel dalam perbincangan PNAS

Dalam eksperimen pertama, bahagian belakang telapak tangan kiri secara serentak disentuh pada dua titik yang terletak pada baris yang dipilih, dan meminta subjek dengan mata tertutup untuk menganggarkan jarak antara mata ini dalam sentimeter. Jarak sebenar ialah 2, 2.5, 3, 3.5 atau 4 cm.

Para penyelidik menyedari bahawa jarak yang paling jauh berbanding dengan sebenar dirasakan tidak pada garis tegas melintang, tetapi dengan kecenderungan sedikit (purata 15 °) mengikut arah jam – dari pangkal ibu jari ke pangkal jari kecil.

Dalam eksperimen kedua, prosedur yang serupa dilakukan dengan telapak tangan kiri. Menariknya, "panjang maksimum" purata atau garis regangan pada kedua-dua belah tangan adalah sama (Rajah 6).

Rajah. 6 Lereng di mana jarak yang dilihat antara dua mata paling besar berbanding dengan sebenar. C – di belakang, garisan hijau Garis corong setiap subjek ditunjukkan. D – di telapak tangan anda merah Garis tarikan setiap subjek ditunjukkan. Garis hitam menunjukkan garis regangan purata ke atas semua data. Ilustrasi artikel dalam perbincangan PNAS

Di samping itu, disebabkan sensitiviti sawit yang lebih tinggi berbanding bahagian belakangnya dan mengikut teori pengarang artikel, lengkung pergantungan jarak yang dilihat pada sudut kecenderungan untuk sawit adalah lebih rata daripada belakang tangan (Rajah 7 kiri).

Rajah. 7 Di sebelah kiri – kebergantungan penyimpangan persepsi jarak antara mata (penilaian subjek, dibahagikan dengan saiz sebenar) pada sudut kecenderungan dalam eksperimen ke-2. Grafik hijau – untuk bahagian belakang berus, merah – untuk sawit. Di sebelah kanan – pergantungan perselisihan persepsi jarak pada sudut kecenderungan dalam eksperimen ke-3. Grafik hijau – untuk tangan dalam kedudukan normal, merah – diputar 90 °. Barisan menegak perhatikan maksimum graf, sudut kecenderungan garisan daya tarikan Ilustrasi artikel dalam perbincangan PNAS

Dalam eksperimen ketiga, para saintis membandingkan anggaran jarak di belakang sawit dalam kedudukan normal dan dalam arah 90 ° mengikut arah jam, iaitu, apabila jari tangan kiri kelihatan dengan ketat ke kanan. Ini dilakukan untuk menilai kemungkinan mendapatkan maklumat dengan cara lain,sebagai tambahan untuk benar-benar mengukur jarak pada permukaan kulit, sebagai contoh, menilai kedudukan dua mata berbanding kepala atau badan. Menurut hasilnya, kedua-dua lengkung sinusoidal dan cerun garis lanjutan dipelihara. Walau bagaimanapun, keluk tidak sama, yang menunjukkan sedikit perubahan dalam persepsi tangan apabila ia diputar (Gamb. 7, kanan).

Percubaan keempat direka untuk menilai sama ada model pixel boleh digunakan untuk mana-mana bahagian badan yang lain. Dahi dipilih, ia digunakan untuk menandakan dan eksperimen sama dengan percubaan pertama untuk berus. Keputusan yang sama: ada satu baris lanjutan di mana segmen paling lama dianggap dan dalam putaran yang berkenaan dengannya panjang yang dilihat beransur-ansur berkurangan dan mencapai minimum pada kedudukan bersudut tepat berbanding dengan garis daya tarikan (angka 8.). Dengan cara ini, talian ini tidak sempurna mendatar, ia diputar oleh kira-kira 4 ° lawan jam (untuk pelajar).

Rajah. 8 Di sebelah kiri – pergantungan persepsi penyelewengan jarak antara mata (ujian penilaian, dibahagikan dengan saiz sebenar) kecenderungan dalam eksperimen ke-4. Di sebelah kanan – kedudukan garis tarikan daya tarikan. Jawatan sama dengan angka sebelumnya. Ilustrasi artikel dalam perbincangan PNAS

Para penyelidik dapat menunjukkan bahawa perubahan dalam perasaan subjektif jarak antara dua mata pada kulit tidak hanya bergantung pada kedudukan mata-mata ini, tetapi disifatkan dengan sempurna oleh model pixel berdasarkan pengetahuan mengenai struktur bidang penerimaan kulit kita.

Sumber: Federico Fiori dan Matthew R. Longo. Ilusi jarak taktik mencerminkan ruang sentuhan yang mencukupi. // Prosiding Akademi Sains Kebangsaan. 2018. 201715123.

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: