Яркое всегда больше? Нас обманывает не глаз, а мозг

Известна оптическая иллюзия, при которой тёмные объекты всегда кажутся нам чуть меньшими, чем светлые. Почему это происходит? Ответ нашли нейробиологи.

Загадка оптического обмана

Никто не знает, с каких времён женщины подметили, что «чёрное стройнит, белое полнит», зато точно известно, что великий Галилей всерьёз заинтересовался этим феноменом 400 лет назад, проводя вполне серьёзные астрономические наблюдения. По забавному совпадению объектом его внимания была планета с прекрасным названием Венера. Астроном заметил, что при наблюдении за Венерой через телескоп она выглядит меньшей, чем Юпитер, а если смотреть невооружённым глазом, то, как будто бы увеличивается в размере. Учёный предположил, что следует доверять прибору, а не глазам, которые, по его мнению, искажали реальность. В целом он был прав, однако, заблуждался, пытаясь найти причину искажения в строении глаза. По его мнению, иллюзия могла происходить из-за преломления света на влаге, покрывающей глаз или из-за отражения от краёв век.

Впоследствии многие исследователи, пытаясь объяснить феномен, выдвигали собственные версии. Среди них – знаменитый учёный Гельмгольц, который пошёл по верному пути, поняв, что разгадка – не в устройстве глаза, а в особенностях восприятия.

Всё дело – в реакции нейронов

И только в наше время, с появлением сложной исследовательской аппаратуры, удалось найти ответ на давнюю загадку.

Учёные провели эксперимент, позволяющий наблюдать активность нейронов, обеспечивающих световое восприятие у людей и животных. Эти клетки располагаются в сетчатке глаза, в зрительном бугре и коре головного мозга и подразделяются на так называемые off- и on- нейроны. В эксперименте измерялись электрические сигналы, поступающие от этих каналов при различном визуальном воздействии, и было установлено, что разные типы нейронов реагируют по-разному.

Исследование проводили с помощью вживленных электродов. Одни и те же закономерности наблюдали как у людей, так и у животных – кошек и обезьян. Испытуемым показывали три типа изображений: чёрные объекты на светлом фоне, светлые на чёрном, а также одновременно те и другие объекты – на нейтральном фоне. Наблюдали реакцию нейронов при увеличении контраста между фигурой и фоном.

Оказалось, что on-нейроны, воспринимающие тёмное на светлом, на усиление контрастности реагируют линейно: при постепенном возрастании контраста их активность растёт плавно. Иные результаты получены в отношении off-нейронов: даже небольшое усиление контраста между светлым объектом и тёмным полем вызывало резкий скачок активности нейронов.

Это и является, по заключению учёных, причиной того, что светлые объекты кажутся нам немного большими по размеру. Учёные, сделавшие это открытие, полагают, что природа некоторых заболеваний зрения, в том числе – близорукости, станет теперь более понятной.

Зрительная «неточность» помогала нашим предкам выжить

Различия в восприятии светлого и тёмного возникли не случайно, а были отобраны и закреплены в процессе эволюции, поскольку были полезны для их обладателей. В самом деле, если светлая фигура вызывает резкое возбуждение нейронов, это значит, что человек или животное может в какой-то степени разглядеть светлый объект в темноте. Можно предположить, что когда-то обладатели этого признака успешнее других избегали опасностей, грозивших из темноты.

Наоборот, плавная реакция нейронов на тёмный объект, расположенный в светлом поле, позволяет разглядеть мелкие тёмные детали при ярком освещении.