Τρίτη, 8 Φεβρουαρίου 2011

Η ψευδαίσθηση της κίνησης στατικών εικόνων

Μπορεί μια στατική εικόνα να δημιουργεί την αίσθηση στο ανθρώπινο μάτι ότι τα συστατικά της στοιχεία κινούνται; Αρκεί να μετακινήσετε το βλέμμα σας πάνω στις εικόνες αυτής της σελίδας και θα δείτε ότι μπορεί! Οι ρόδακες φαίνονται να περιστρέφονται και τα φύλλα να κυματίζουν!

Οι ρόδακες είναι έργο του ψυχολόγου Ακιγιόσι Κιταόκα του πανεπιστημίου Ρουτσιμέικαν του Κιότο της Ιαπωνίας. Η παρατήρηση της εικόνας δημιουργεί σχεδόν αμέσως την ψευδαίσθηση της κίνησης, που γίνεται ακόμα εντονότερη, όταν πραγματοποιείται με την περιφερειακή όραση. Η σταθερή σε ένα σημείο και επί μακρόν παρατήρηση της εικόνας περιορίζει την ψευδαίσθηση, αλλά αρκεί μια σύντομη μετακίνηση του βλέμματος ώστε το φαινόμενο να επανεμφανιστεί. Στην εικόνα αυτή η κίνηση φαίνεται να γίνεται με κατεύθυνση από τα μαύρα τμήματα, προς τα μπλε, τα λευκά, τα λαχανί, πάλι τα μαύρα κ.ο.κ. Ωστόσο, τα χρώματα αυτά υπάρχουν μόνο για πιο όμορφο αισθητικό αποτέλεσμα και δεν εξαρτάται η ψευδαίσθηση απ' αυτά. Μπορεί να εμφανιστεί το ίδιο καλά και με παραλλαγή της εικόνας που χρησιμοποιεί μόνο τις κατάλληλες αποχρώσεις του γκρι, ώστε να διατηρεί την ίδια διαδοχή φωτεινότητας των τμημάτων που απαρτίζουν τους ρόδακες.

Κινούμενα σχέδια
Δε γνωρίζουμε με βεβαιότητα πού οφείλεται αυτή η ψευδαίσθηση. Εκείνο που είναι σαφές είναι ότι αυτή η παράξενη διάταξη τμημάτων με τη συγκεκριμένη σχέση φωτεινότητας πρέπει με κάποιο τρόπο να ενεργοποιεί «τεχνητά» τους νευρώνες ανίχνευσης κίνησης των οπτικών κυκλωμάτων του εγκεφάλου. Με άλλα λόγια, αυτά τα μοτίβα φωτεινότητας και αντίθεσης ξεγελούν το οπτικό μας σύστημα έτσι που να βλέπει κίνηση εκεί που δεν υπάρχει. (Μην ανησυχήσετε αν δεν μπορείτε να «δείτε» την κίνηση. Σε ορισμένους ανθρώπους συμβαίνει αυτό, χωρίς να υπάρχει κάποιο πρόβλημα με την όρασή τους).
 
Για να ερευνήσουν την αντίληψη της κίνησης, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν συχνά μίνι ταινίες αποτελούμενες από δύο εικόνες επαναλαμβανόμενων σχεδίων. Για παράδειγμα, η πρώτη εικόνα περιέχει τυχαία κατανεμημένες μαύρες βούλες σε γκρι υπόβαθρο. Στη δεύτερη εικόνα υπάρχουν οι ίδιες βούλες, αλλά μετατοπισμένες ελαφρά προς τα δεξιά. Η γρήγορη διαδοχή της δεύτερης εικόνας δημιουργεί στον παρατηρητή την ψευδαίσθηση της κίνησης επειδή ενεργοποιούνται παράλληλα πολλοί νευρώνες ανίχνευσης της κίνησης. Είναι το φαινόμενο που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ταινιών κινουμένων σχεδίων και ονομάζεται «φαινόμενη κίνηση».

Αν, όμως, στη δεύτερη εικόνα ταυτόχρονα με τη μικρή μετακίνηση προς τα δεξιά οι βούλες αλλάξουν χρώμα και αντί για μαύρες γίνουν λευκές σε γκρι υπόβαθρο, τότε η κίνησή τους φαίνεται να γίνεται προς την αντίθεση κατεύθυνση. Αυτή η παράδοξη αντίθετη κίνηση οφείλεται σε ορισμένες ιδιαιτερότητες του τρόπου λειτουργίας μιας κατηγορίας νευρώνων που ονομάζονται ανιχνευτές Ράινχαρντ.

Βιολογική μικροηλεκτρονική
Κάθε νευρώνας ανίχνευσης κίνησης δέχεται σήματα από το συγκεκριμένο τμήμα του αμφιβληστροειδούς το οποίο παρακολουθεί. Η ενεργοποίηση του νευρώνα δεν μπορεί να γίνει από το σήμα που στέλνει μια μικρή ομάδα αισθητήριων κυττάρων του αμφιβληστροειδούς. Οταν ο ερεθισμός περάσει σε διπλανή ομάδα αισθητήριων κυττάρων και πάλι στέλνεται σήμα στο νευρώνα ανίχνευσης κίνησης, χωρίς και πάλι να είναι αρκετό για να τον ενεργοποιήσει. Αν όμως υπάρχει ένα κύκλωμα καθυστέρησης στην επικοινωνία ανάμεσα στην πρώτη ομάδα αισθητήριων κυττάρων και το νευρώνα ανίχνευσης, αλλά όχι ανάμεσα σε αυτόν και τη δεύτερη ομάδα αισθητήριων κυττάρων, τότε το σήμα και από τις δύο ομάδες μπορεί να φτάσει ταυτόχρονα στο νευρώνα και αθροιστικά να είναι αρκετά δυνατό για να ενεργοποιήσει το νευρώνα, ώστε να πυροδοτήσει. Για όσους γνωρίζουν στοιχεία μικροηλεκτρονικής, πρόκειται για το βιολογικό ανάλογο μιας λογικής πύλης AND (ΚΑΙ). Αν και δεν έχει κατανοηθεί γιατί σχέδια όπως των εικόνων με τους ρόδακες και τα φύλλα φτάνουν τελικά να ενεργοποιούν τους νευρώνες ανίχνευσης κίνησης, κρίσιμης σημασίας θεωρείται η μικρή ασυναίσθητη κίνηση που κάνουν τα μάτια, ακόμα και όταν έχουμε «καρφωμένο» το βλέμμα σε ένα σημείο.

Σχέδια που επαναλαμβάνουν κάποιο μοτίβο αρκετές φορές, ενεργοποιούν παράλληλα τους ανιχνευτές κίνησης, αυξάνοντας την ψευδαίσθηση της κίνησης. Ενα μικρό μέρος των εικόνων με τους ρόδακες και τα φύλλα δεν είναι αρκετό για να δημιουργήσει την ψευδαίσθηση, αλλά τα μαζικά παράλληλα σήματα από μεγάλο αριθμό του ίδιου επαναλαμβανόμενου μοτίβου προκαλούν έντονη ψευδαίσθηση κίνησης. Κρύψτε το μεγαλύτερο μέρος της εικόνας με τα φύλλα και η ψευδαίσθηση θα χαθεί. Κλείστε το ένα μάτι και παρατηρήστε ολόκληρη την εικόνα με το άλλο. Η ψευδαίσθηση υπάρχει, αλλά είναι λιγότερο έντονη.

Από την εξελικτική σκοπιά, η δυνατότητα παρατήρησης της κίνησης έχει προφανή σημασία για την επιβίωση, είτε για την ανίχνευση θηράματος, θηρευτή ή άλλου μέλους του βιολογικού είδους ως ταίρι (όλα αυτά συνήθως κινούνται, σε αντίθεση με τους βράχους και τα δέντρα). Με χρήση εικόνων όπως αυτές της σελίδας οι επιστήμονες μελετούν και αρχίζουν να καταλαβαίνουν τις διεργασίες του εγκεφάλου των ζώων και του ανθρώπου, που σχετίζονται με την ανίχνευση της κίνησης.

 
Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»
Δημοσιεύθηκε στην εφ, ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ, 26/7/2009

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...