Schauen Sie sich diese optische Täuschung an und finden Sie heraus, was sie über Ihr Gehirn aussagt.
Eine Demonstration der Wasserfall-Illusion mit einem Video der Fälle von Foyers (Schottland), aus dem Robert Addams den Effekt im Jahr 1834 bekanntlich beobachtete. Video mit freundlicher Genehmigung von Nick Wade.
Von Niia Nikolova von der University of Strathclyde und Nick Wade von der University of Dundee
Der Mensch ist fasziniert von visuellen Illusionen, die auftreten, wenn das auf die Netzhaut fallende Lichtmuster nicht mit dem übereinstimmt, was wir wahrnehmen. Bevor Bücher, Filme und das Internet den breiten Austausch von Illusionen ermöglichten, waren die Menschen von Illusionen in der Natur fasziniert. In der Tat beginnt hier die lange Geschichte des Studiums der Illusionen. Sowohl Aristoteles als auch Lucretius beschrieben Bewegungsillusionen nach Beobachtung des fließenden Wassers.
Aristoteles beobachtete einige Zeit Kieselsteine unter fließendem Wasser und bemerkte, dass sich danach Kieselsteine neben dem Wasser in Bewegung zu befinden schienen. Währenddessen betrachtete Lucretius das feststehende Bein seines Pferdes in der Mitte eines schnell fließenden Flusses und bemerkte, dass es sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen schien. Dies wird als induzierte Bewegung bezeichnet und ist seit langem zu beobachten, wenn Wolken am Mond vorbeiziehen - der Mond scheint sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.
Eine überzeugendere Darstellung solcher Illusionen lieferte jedoch erstmals Robert Addams, ein reisender Dozent für Naturphilosophie, 1834, nachdem er die Fälle des Foyers in Schottland beobachtet hatte. Nachdem er eine Weile den Wasserfall beobachtet hatte, stellte er fest, dass sich die angrenzenden Felsen nach oben zu bewegen schienen:
Nachdem ich einige Sekunden lang unbeirrt auf einen bestimmten Teil der Kaskade geblickt hatte, den Zusammenfluss und die Diskussion der Strömungen bewundert hatte, die das flüssige Gewässer bedeckten, und dann plötzlich meine Augen nach links gerichtet hatte, um das vertikale Gesicht des trüben Zeitalters zu beobachten Unmittelbar an den Wasserfall angrenzende Felsen, sah ich die Felswand wie in Aufwärtsbewegung und mit einer scheinbaren Geschwindigkeit, die der des absteigenden Wassers entsprach, das meine Augen im Moment zuvor darauf vorbereitet hatte, diese einzigartige Täuschung zu sehen.
Bewegungsnachwirkung
Diese Beschreibung des Phänomens trug dazu bei, einen Strom von Forschungen anzuregen, wobei der Effekt als „Wasserfall-Illusion“ bekannt wurde. Grundsätzlich scheint sich etwas, das sich eine Weile in eine Richtung bewegt, immer noch in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen .
Addams brauchte keine Theorie, um zu wissen, dass dies eine Illusion war: Die Felsen sahen stationär aus, bevor sie auf den Wasserfall schauten, schienen sich jedoch nach oben zu bewegen, nachdem sie auf den Wasserfall gestarrt hatten. Alles, was erforderlich war, war der Glaube, dass Objekte im Laufe der Zeit die gleichen bleiben, aber dass sich ihre Wahrnehmung ändern könnte. Diese illusorische Bewegung - eine, die wir nach Beobachtung der Bewegung in einem stillen Muster sehen - ist als Bewegungsnachwirkung bekannt.
Spätere Beschreibungen des Bewegungsnacheffekts basierten auf sich bewegenden Bildern wie rotierenden Spiralen oder sektorierten Scheiben, die nach der Bewegung angehalten werden können. Einmal gestoppt, scheinen sich solche Formen in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.
Addams lieferte eine mögliche Grundlage für die Illusion. Er argumentierte, dass die scheinbare Bewegung der Felsen eine Folge der unbewussten Verfolgung von Augenbewegungen beim Betrachten von abfallendem Wasser war. Das heißt, obwohl er glaubte, seine Augen ruhig zu halten, argumentierte er, dass sie sich tatsächlich unfreiwillig in Richtung des absteigenden Wassers bewegten und dann schnell zurückkehrten.
Aber diese Interpretation war völlig falsch. Augenbewegungen können diesen Nacheffekt nicht erklären, da sie dazu führen würden, dass sich die gesamte Szene zu bewegen scheint und nicht ein isolierter Teil davon. Darauf wies der Physiker Ernst Mach im Jahr 1875 hin, der zeigte, dass man gleichzeitig Bewegungsnachwirkungen in entgegengesetzte Richtungen sehen kann, aber die Augen sich nicht gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen bewegen können.
Das Gehirn und Bewegungsillusionen
Was ist also bei dieser Illusion im Gehirn los? Für visuelle Wissenschaftler ist dies faszinierend, da Illusionen von Bewegungsnachwirkungen einen wesentlichen Aspekt der Verarbeitung im Gehirn betreffen - wie Neuronen auf Bewegung reagieren.
Viele Zellen in unserem visuellen Kortex werden durch Bewegung in eine bestimmte Richtung aktiviert.Erklärungen dieser Illusionen beziehen sich auf Unterschiede in der Aktivität dieser „Bewegungsmelder“.
Der Rückenstrom (grün) ist für die Erkennung von Ort und Bewegung sowie für die Orchestrierung von Aktionen zuständig. Bild über Selket / Wikimedia Commons.
Wenn wir auf etwas schauen, das stationär ist, dann haben die Detektoren „oben“ und „unten“ fast die gleiche Aktivität. Wenn wir jedoch beobachten, wie das Wasser nach unten fällt, sind die „Down“ -Melder aktiver als die „Up“ -Melder, und wir sagen, wir sehen eine Abwärtsbewegung. Diese Aktivierung wird jedoch nach einer Weile die "Ab" -Detektoren anpassen oder ermüden und sie werden nicht mehr so stark wie zuvor reagieren.
Sagen wir, wir schauen uns dann stationäre Felsen an. Die Aktivität der "Auf" -Detektoren ist jetzt im Vergleich zu den angepassten "Ab" -Detektoren relativ hoch, und wir nehmen daher eine Aufwärtsbewegung wahr. (Dies ist die einfache Erklärung. Tatsächlich ist alles etwas komplizierter.)
Bei Betrachtung der Wasserfallillusion können wir einen weiteren interessanten Effekt feststellen - Dinge können sich scheinbar bewegen, ohne dass sich die Position zu ändern scheint. Zum Beispiel scheint das Wasser im Video der Wasserfall-Illusion nach oben zu schießen, kommt aber der Spitze nicht näher. Dies deutet darauf hin, dass Bewegung und Position im Gehirn unabhängig voneinander verarbeitet werden können. In der Tat können seltene Hirnverletzungen Menschen daran hindern, Bewegungen zu sehen, während sie dennoch Positionsänderungen wahrnehmen. Wir nennen diesen Zustand Akinetopsie. Ein solcher Patient beschrieb zum Beispiel, dass fließendes Wasser wie ein Gletscher aussah.
Die Menschen waren schon immer von Illusionen fasziniert, aber erst im letzten Jahrhundert konnten sie uns etwas über die Funktionsweise des Gehirns beibringen. Angesichts vieler Fortschritte in den Neurowissenschaften werden wir noch viel über Bewusstsein und Kognition lernen, wenn wir diese Wahrnehmungsinkongruenzen untersuchen.
Niia Nikolova, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der University of Strathclyde und Nick Wade, emeritierter Professor an der University of Dundee
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Fazit: Beobachten Sie eine visuelle Illusion und finden Sie heraus, was in Ihrem Gehirn passiert.
