Galileos optische Illusion durch Neurowissenschaft erklÀrt

Ein helles Objekt auf einem dunklen Hintergrund erscheint größer als ein dunkles Objekt auf einem hellen Hintergrund, aber bis vor kurzem wusste niemand warum.

Eine Studie legt nahe, dass ein Unterschied darin, wie die Zellen des Gehirns auf Licht und Dunkelheit reagieren, die Illusion erklären könnte. Neuronen, die auf Lichtobjekte reagieren, können die Objekte stärker verzerren als Neuronen, die auf dunkle Objekte reagieren - möglicherweise ein Vorteil für menschliche Vorfahren, die bei schlechten Lichtverhältnissen wie der Nacht in der afrikanischen Savanne sehen mussten.

Die verzerrte Reaktion auf das Licht könnte sogar darauf hinweisen, warum das Lesen in dunkler Beleuchtung für Ihre Augen schlecht sein könnte, sagten die Forscher. [Augentricks: Galerie visueller Illusionen]

"Jedes Mal, wenn wir über Unschärfen in einem Bild nachdenken, denken wir normalerweise über die Optik nach", sagte Dr. Jose-Manuel Alonso, Neurowissenschaftler am College of Optometry der State University of New York und Leiter der Studie, die heute (10. Feb.) veröffentlicht wurde. in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences. "Aber was wir sehen, ist, gibt es eine andere Komponente - die Neuronen selbst", sagte Alonso Live Science.

Galileis Beobachtung

Als der italienische Astronom Galileo seine Beobachtungen der Planeten machte, bemerkte er etwas Merkwürdiges. Mit bloßem Auge erschien die hellere der beiden Planeten Venus größer als Jupiter, aber bei Betrachtung durch ein Teleskop war Jupiter deutlich größer.

Galileo glaubte, dass die Linse des menschlichen Auges diese sogenannte "Bestrahlungsillusion" verursachte. Aber der deutsche Physiker Hermann von Helmholtz zeigte, dass, wenn die Optik des menschlichen Auges schuld war, dunkle Objekte genauso verzerrt werden sollten wie helle, was sie nicht waren.

In der neuen Studie verwendeten Alonso und seine Kollegen Elektroden, um die elektrischen Signale von Neuronen in den visuellen Bereichen von betäubten Katzen, Affen und menschlichen Gehirnen aufzuzeichnen, während die Forscher dem Tier und dem Menschen dunkle Formen auf einem hellen Hintergrund zeigten dunkler Hintergrund oder helle oder dunkle Formen auf einem grauen Hintergrund.

Das visuelle System hat zwei Hauptkanäle: Neuronen, die gegenüber leichten Dingen empfindlich sind, werden "ON" -Neuronen genannt, während Neuronen, die gegenüber dunklen Dingen empfindlich sind, als "OFF" -Neuronen bezeichnet werden. Die Forscher zeichneten in den Experimenten beide Arten von Neuronen auf.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die OFF-Neuronen in einer vorhersagbaren, linearen Weise auf dunkle Hintergründe auf hellem Hintergrund reagierten. Das heißt, je mehr Kontrast zwischen einem dunklen und einem hellen Objekt besteht, desto aktiver sind diese Neuronen. Aber die ON-Neuronen reagierten unverhältnismäßig stark auf helle Formen auf dunklen Hintergründen, was bedeutet, dass sie bei gleichem Kontrast mehr Wirkung zeigten.

Die Verzerrung von lichtempfindlichen Neuronen liefert schließlich eine Antwort auf Galileos Rätsel. Venus, ein Lichtobjekt auf dunklem Grund, erscheint überproportional größer als Jupiter, ein entfernteres und damit dunkleres Objekt.

Licht in der Nacht

Die verzerrte Sicht erweist sich für den Menschen als sehr nützlich, sagte Alonso, "denn wenn man an einem sehr dunklen Ort ist, kann man kleine Mengen Licht sehen." Dies wäre hilfreich, um beispielsweise nachts auf Raubtiere aufmerksam zu machen. Aber während des Tages sind mehr dunkle Objekte sichtbar, daher ist es besser, dass diese nicht verzerrt sind, sagte Alonso.

Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass die Verzerrung tatsächlich auf der Ebene der Fotorezeptoren, den lichtempfindlichen Zellen im Auge selbst, statt tiefer im Gehirn auftreten kann. (Dies steht im Gegensatz zu Galileis Ansicht, dass die Linse des Auges irgendwie für die Illusion verantwortlich war.)

Eine stärkere Reaktion auf Licht als auf Dunkelheit kann wichtig sein, wenn sich das Sehvermögen eines Babys entwickelt. In den ersten Wochen nach der Geburt eines Babys ist seine Sicht verschwommen, was zu einer Hell-Dunkel-Verzerrung führen kann.

Die Erkenntnisse könnten auch neue Fenster zum Verständnis von Sehproblemen öffnen. Wissenschaftler glauben, dass Unschärfe Bedingungen wie Kurzsichtigkeit oder Kurzsichtigkeit verursacht. "Wir denken jetzt, neuronale Unschärfe 'könnte ein wichtiger Teil dieser Geschichte sein", sagte Alonso.

Neuronale Unschärfe könnte sogar die Vorstellung unterstützen, dass das Lesen bei schwachem Licht für die Augen einer Person schlecht ist, obwohl dieses Thema für eine andere Studie bleibt.

Schau das Video: Illusion: Das getÀuschte Gehirn

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