Хабрахабр

Иллюзия обмана: визуально-оптическая иллюзия на базе ретропрогнозирования

Ученые со всего мира продолжают изучать этот невероятно загадочный орган, открывая все новые и новые его свойства, функции, возможности и прочее. Мозг человека очень часто называют самым сложным биологическим компьютером в мире. Посему изучение мозга человека позволяет совершенствовать и технологии не связанные с его анатомией. Как мы знаем, многие науки, а следовательно и их исследования, связаны друг с другом. Мы воспринимаем окружающий нас мир за счет информации, обрабатываемой мозгом. Сегодня мы рассмотрим новое исследование мозга, в котором ученые испытывают новые способы его обмана. Но что если эти сигналы будут ложными, а точнее их не будет вообще, а мозг будет уверен в том, что они есть? Все, что мы видим, слышим, обоняем, пробуем на вкус и осязаем состоит из определенного набора сигналов, которые наши органы чувств воспринимают, а мозг обрабатывает. Поехали. Именно об этом и пойдет речь в сегодняшнем исследовании.

Основа исследования

Это явление может быть связано как с физическими явлениями (преломление света: ложка в стакане с водой), так и с ошибками восприятия информации нашим мозгом. Все мы знакомы с понятием оптическая иллюзия. И я не вижу, а он есть»). Физику оставим в сторонке, хотя она присутствует везде и всегда (как в фильме ДМБ: «Видишь суслика? Чаще всего, конечно, мы слышим и читаем именно про зрительные иллюзии. Ошибочное восприятие данных окружающего мира бывает разных форм и видов. Звучит немного странно — предсказать то, что уже произошло. Исследователи уверяют, что одной из основных причин большей части иллюзий является такое понятие как ретропрогнозирование, когда мозг предсказывает прошлое, так сказать. В относительно недалеком 2000 году Дэвид Иглман, нейробиолог из Стэнфордского университета, и Терри Сейновски, нейробиолог из институт биологических исследований Солка, высказали теорию о том, что порой мозг человека собирает информацию после произошедшего события, а потом делает вывод о том, что конкретно произошло. Но тут на свет выходит нейробиология и все нам поясняет.

Чуть проще понять это явление можно на примере иллюзии со вспышкой, которую вы видите внизу.

Еще один вариант той же иллюзии, но уже на видео

Внимательно посмотрите на анимацию. Не торопитесь. Что вы видите? Точнее, где вы видите? Зеленый квадрат появляется параллельно красному или немного отклонившись от него? Если вы видите оба квадрата параллельными друг другу в момент появления зеленого, поздравляю, вы с планеты Криптон.

Мозг должен воспринять в данном случае два «сигнала»: положение красного квадрата и положение появляющегося зеленого. Иглман и Сейновски утверждают, что восприятие (перцепция, кто любит более вычурные термины) происходит не до события (появления зеленого квадрата) и не во время события, а спустя 80 мс после события. То есть, появление зеленого квадрата мешает нашему мозгу полноценного определить положение красного, за счет чего и получается, что они не параллельны друг другу. Теория обратной маскировки гласит, что восприятие визуального стимула ухудшается за счет маскирующего стимула, который появляется сразу же после основного. Данная теория подтверждает явление ретропрогнозирования.

В обсуждаемом нами сегодня исследовании ученые решили добавить помимо визуальных стимулов еще и звуковые, дабы понять можно ли применить обратную маскировку, когда основной и маскировочный стимулы не относятся к общей категории. Данные иллюзии основаны, как мы уже поняли, исключительно на ошибках восприятия нашим мозгом зрительной информации.

Подготовка к исследованию

Первый тип это иллюзия визуального стимула, а второй — подавление визуального стимула. В ходе исследования было проведено два типа экспериментов.


Изображение №1

Серые прямоугольники это световые вспышки, которые возникают одновременно с неким звуковым сигналом. На изображениях выше показано схематическое отображение входящих стимулов (слева) и воспринятых испытуемыми (справа).

Как вы видите, существует 2 вспышки и 3 звуковых сигнала, но испытуемые видят 3 вспышки. Вариант А это первый тип эксперимента.

Тут имеется 3 вспышки и только 2 звуковых сигнала, а испытуемые видят только 2 вспышки. Вариант В это второй тип эксперимента.

Исследователи отмечают, что не сообщали испытуемым все детали экспериментов, а только попросили сосчитать сколько вспышек они видят. В качестве подопытных кроликов (простите за цинизм) выступило 13 человек: 4 мужчины и 9 женщин. Таким образом ученые хотели увеличить степень объективности и точности результатов.

Испытуемые садились перед монитором с частотой обновления 60 Гц на расстоянии 57 см. Установка эксперимента была довольно проста. Освещение в помещении было приглушенное, что также сопутствовало более эффективному восприятию визуальных стимулов, возникающих на мониторе во время опытов. Их голова располагалась на подставке для подбородка, дабы обеспечить относительно одинаковое положение перед монитором.


Схема установки экспериментов

Каждая из визуальных вспышек появлялась на экране ровно на 17 мс. Разница между фоном экрана и визуальными стимулами (вспышками серых прямоугольников) заключается в яркости: фон — 30%, а прямоугольники — 80%.

Продолжительность звуковых сигналов (800 Гц) составляла 7 мс. Звуковые стимулы воспроизводились посредством двух колонок по бокам монитора.

Между звуковыми сигналами и визуальными был установлен промежуток в 23 секунды, дабы нивелировать возможную разницу в скорости восприятия у разных испытуемых.

То есть, 2b4f это 2 звуковых сигнала и 4 вспышки. В своем докладе исследователи представляют каждый эксперимент в виде NbMf, где Nb — число звуковых сигналов, а Mf — число вспышек.

Опыты с испытуемыми были разбиты на несколько основных этапов:

Этап I: подсчет вспышек.

Участие принимали 7 испытуемых, которым предоставили 6 вариантов опыта:

  1. 0b2f — вспышка слева, пауза, вспышка справа;
  2. 2b2f — вспышка слева + звук, пауза, вспышка справа + звук;
  3. 3b2f — вспышка слева + звук, звук, вспышка справа + звук;
  4. 0b3f — вспышка слева, вспышка по центру, вспышка справа;
  5. 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру, вспышка справа + звук;
  6. 3b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа + звук.

Каждый из вариантов опыта был проведен 25 раз. Испытуемые должны были записать количество вспышек, которые они увидели в каждом из опытов.

Этап II: определение положения иллюзорной вспышки.

Всего 8 участников и 4 варианта опытов:

  1. 0b2f — вспышка слева, пауза, вспышка справа;
  2. 2b2f — вспышка слева + звук, пауза, вспышка справа + звук;
  3. 3b2f — вспышка слева + звук, звук, вспышка справа + звук;
  4. 3b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа + звук.

В случайном порядке было проведено суммарно 100 таких опытов. Испытуемые также записывали число вспышек, а также указывали положение каждой из воспринятых ими вспышек на мониторе. Таким образом можно было определить восприятие испытуемыми несуществующих (иллюзорных) вспышек.

Также было выбрано случайным образом 8 участников, а вариантов опытов было опять шесть Этап III: предварительные знания расположения стимулов и их направления.

(три в направлении слева направо и наоборот, справа налево):

  1. 0b2f — вспышка слева, пауза, вспышка справа;
  2. 2b2f — вспышка слева + звук, пауза, вспышка справа + звук;
  3. 3b2f — вспышка слева + звук, звук, вспышка справа + звук;

На данном этапе было проведено по 15 опытов для каждого из направлений, при этом первая вспышка всегда была в центре экрана, а вот остальные проявлялись либо справа, либо слева в случайном порядке. Испытуемые опять же записывали число вспышек и их направление.

Участие принимали 5 испытуемых. Этап IV: эксцентриситет.

Вариаций эксперимента было 6:

  1. 0b2f — вспышка слева, пауза, вспышка справа;
  2. 2b2f — вспышка слева + звук, пауза, вспышка справа + звук;
  3. 3b2f — вспышка слева + звук, звук, вспышка справа + звук;
  4. 0b3f — вспышка слева, вспышка по центру, вспышка справа;
  5. 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру, вспышка справа + звук;
  6. 3b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа + звук.

Каждый из вышеуказанных вариантов прогонялся по 25 раз, при этом был разный угол эксцентриситета (угол от центра глаза): 4°, 10° и 16°. Изменение этого параметра позволяет определить зависимость возникновения иллюзии от угла обзора испытуемого.

На данном этапе было 8 участников и 6 вариантов опыта (смотри выше). Этап V: степень уверенности. Таким образом можно было определить влияние когнитивного искажения на эксперимент. Испытуемые помимо записи числа увиденных ими вспышек должны были выбрать один из 4 вариантов степени уверенности в своем ответе. Другими словами, вы помните как многие тесты, связанные с психоанализом, в начале просят вас не обдумывать вопрос и свой ответ, а говорить первое, что приходит на ум. Это явление можно приравнять к понятию субъективизм, когда человек делает выбор или дает ответ в зависимости от собственных убеждений, эмоционального или физического состояния и т.д. Это примерно и есть нивелирование когнитивного искажения.

Этап VI: ретропрогнозирование.

8 участников и три варианта опытов:

  1. 1b2f — вспышка слева + звук, вспышка по центру;
  2. 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру, вспышка справа + звук;
  3. 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа.

Как мы видим, второй и третий варианты одинаковы по числу звуковых сигналов и вспышек — 2b3f, но разнятся по их положению. Все варианты испытывались по 25 раз каждый. Данный этап нацелен на определение степени важности ретропрогнозирования в процессе восприятия информации.

Этап VII: подавление.

Проходили этот этап 8 участников, а вариантов опыта было 4:

  1. 0b3f — вспышка слева, вспышка по центру, вспышка справа;
  2. 2b2f — вспышка слева + звук, вспышка справа + звук;
  3. 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру, вспышка справа + звук;
  4. 3b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа + звук.

В случайном порядке было проведено суммарно 100 экспериментов на данном этапе. Участники испытания записывали сколько они увидели вспышек и указывали на их положения. Этот этап необходим для того, чтобы понять скрывается ли одна из вспышек или же она сливается с соседней.

Демонстрация иллюзорного аудио-визуального сигнала (для удобства добавил субтитры).

Демонстрация подавленного (скрытого) аудио-визуального сигнала (для удобства добавил субтитры).

Результаты экспериментов


Графики результатов экспериментов иллюзорного аудио-визуального сигнала.

Когда была использована модель 3b2f (3 звуковых сигнала и 2 вспышки), большая часть испытуемых увидела больше вспышек, чем при использовании модели 2b2f (2 звуковых сигнала и только 2 реальные вспышки). На графике А мы можем увидеть сколько вспышек восприняли участники экспериментов, относящихся к этапу I. Это говорит о том, что дополнительный звуковой сигнал подтолкнул испытуемых к тому, что якобы есть 3 вспышки, когда в реальности их было всего лишь 2.

То есть результаты испытуемых в первые 50 заходов и в последние 50 заходов практически не отличались. Исследователи также отмечают, что это результат никак не зависит от числа проводимых испытаний. Следовательно, они не приспосабливались к условиям проведения тестов, сколько бы раз они не повторялись.

Как мы видим, вне зависимости от исходных данных (числа вспышек и звуковых сигналов, а также вариации их комбинирования), степень уверенности во всех случаях примерно одинакова. График В показывает степень уверенности в своих ответах среди испытуемых.

Тут продемонстрировано как испытуемые распределили вспышки, то есть где они появлялись по их мнению (справа или слева). И наконец, график С. Когда испытуемые видели три вспышки, большая их часть указывала на то, что первая и третья находятся далеко друг от друга, а вторая расположена относительно по центру. Результаты говорят, что восприятие вспышек зависит и от того, с какой стороны они появляются (слева направо или справа налево). А расстояние между реальными не менялось в течение экспериментов. Хотя, естественно, второй вспышки в реальности не было вообще. То есть, наличие иллюзорной вспышки отодвигало две реальные дальше друг от друга.


Графики результатов экспериментов скрытого (подавленного) аудио-визуального сигнала.

В случае модели 2b3f (2 звуковых сигнала и 3 вспышки) подавляющее большинство испытуемых видели только 2 вспышки, тогда как при модели 0b3f — все три вспышки. Выше представлены графики результатов обратного эксперимента, когда испытуемые не воспринимали реальную вспышку. Тогда как при отсутствии звуковых сигналов ничто не отвлекает мозг полноценно воспринять все реальные вспышки. Это говорит о том, что звуковой сигнал, как маскировочный стимул перекрывает одну из вспышек, что предотвращает ее нормальное восприятие мозгом. Как видно из графика А, результаты испытуемых для моделей 2b3f, 3b3f и 0b3f практически одинаковы.

А график В говорит еще и о довольно высокой степени уверенности в своих ответах среди испытуемых.

Анализ результатов модели 2b3f (2 звуковых сигнала и 3 вспышки) среди испытуемых, увидевших только 2 вспышки (вместо реальных трех) показал, что большинство участников увидели первую и третью вспышки там, где они в реальности были (график С).

В случае же подавления восприятия второй вспышки, воспринятое положение вспышек не отличается от их реального положения. Получается, что наличие несуществующей вспышки отодвигает в противоположные стороны реальные вспышки от их реальных позиций.

Для более подробного ознакомления с исследованием, в частности со статистическими данными опытов, рекомендую ознакомиться с докладом исследовательской группы, доступном по ссылке.

Эпилог

В то же время, применение звуковых сигналов может привести к восприятию иллюзорных визуальных стимулов, которые отсутствуют в реальности. Данное исследование показало, что звуковые сигналы могут служить маскировочными стимулами, которые перекрывают восприятие реального стимула.

Все действия (от взмаха руки до рождения новой клетки), все что мы видим, слышим, обоняем и осязаем это информация, которую нужно обработать прежде, чем отреагировать. Мозг человека хранит и обрабатывает огромный объем данных. И сегодня исследователи показали новый метод, чтобы этого достичь. Порой мозг можно обмануть. Ибо мозг и по сей день остается очень мало изученным «объектом», на ряду с глубинами океанов и просторами Вселенной. Подобные исследования, несмотря на свою забавность на первый взгляд, весьма важны для расширения границ познания человеком самого себя.

Вам нравятся наши статьи? Спасибо, что остаётесь с нами. Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? Хотите видеть больше интересных материалов? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps до декабря бесплатно при оплате на срок от полугода, заказать можно тут.

класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки? Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $249 в Нидерландах и США! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть