视觉再现「​科比」​​，却是大脑的善意谎言

来源：生物探索 2022-04-28 18:03

无论是否关注篮球运动，科比·布莱恩特这个名字你一定听说过。他是一代人的青春印记，一个曾在NBA单场夺得81分的人，一个跟腱断裂后仍然坚持上场罚球的人，一个对胜利渴望至极的人。

无论是否关注篮球运动，科比 布莱恩特这个名字你一定听说过。他是一代人的青春印记，一个曾在NBA单场夺得81分的人，一个跟腱断裂后仍然坚持上场罚球的人，一个对胜利渴望至极的人。他传递的 曼巴精神 ，将从不退却，从不放弃，从不逃遁，忍辱负重，在困难中创造奇迹，表现得淋漓尽致，也激励了无数人的一腔热血！然而，天妒英才，飞机失事带走了科比，这也让众多热爱体育的人无限追忆。如果说能够让您的 视界 再现科比面容，您敢信吗？那就让我们不妨一试。

下面这张图片（图1）乍一看平平无奇，但您只需要盯住鼻子上的四个白点，并保持10秒不眨眼，然后迅速盯着白色背景墙体连续眨眼，便可发现意外惊喜 科比的面容出现了！相信很多人都会有疑问，这是怎么回事？是眼睛出现了问题？还是大脑出现了问题？其实二者都没问题，问题出现在视觉暂留（又称 余晖效应 ）。

图1 实验图片（图源：Twitter）

大脑视觉刷新，有15秒延迟

加州大学伯恩利分校心理学和神经科学等研究团队在Science Advances发表题为 Illusion of visual stability through active perceptual serial dependence 的文章，从认知神经科学的角度研究了大脑加工视觉信息的底层机制，发现大脑处理视觉信息有延迟。它会把最近一段时间看到的画面作平均混合后才更新一次，更新的时间大概在15秒（图2）[1]。

图2 研究成果（图源：Science Advances）

此项研究招募了70名参与者，分为三组，分别观看年轻的、年老的、逐渐变老的30秒女性照片，并回答照片中人物年龄变化。结果47名观看了视频的人会显著低估年龄的变化，平均低估了5岁左右。此外，研究人员进行了给视频加上随机噪声、把年龄变化换成性别变化等12组对比实验，发现参与者对人物面孔年龄的判断，不仅与开头图像有关，还会受到整个视频的影响。最后研究人员根据所有试验计算得知，人们看到的最新图像是最近15秒左右所有信息做平滑处理的结果，而非实时图像。

研究人员Mauro Manassi和David Whitney表示， 大脑这种机制是一种 偷懒 行为，不过有两点好处。一个是可以节能，因为实时处理每一帧视觉信息需要不停调动大量的视觉神经元，消耗太大；另一个是带来稳定的认知，如果实时更新图像，人类会感觉世界过于混乱和不稳定。同时也有坏处，这种延迟和模糊机制在大部分日常生活场景中都有积极作用，但当需要绝对精确的视觉信息时也会产生问题。

人类视觉暂留现象，深层次原因几何？

感知是人类智能活动的基础，在日常生活和工作之中，人类的感觉器官负责从周围环境中获取信息，并对自己的行动进行指导。人类的认知与器官的关系是味觉1%、触觉1.15%、嗅觉3.15%、听觉11%、视觉83%。从记忆的角度来看，人们能记住自己阅读内容的10%，自己所听内容的20%，自己所看内容的30%。由此可见，视觉对人类获取外界信息尤为重要。

关于视觉延迟的原因，加州大学洛杉矶分校医学院神经生物学系在Nature Reviews Neuroscience曾发表题为 Through the eye, slowly; Delays and localization errors in the visual system 的文章进行了详细解释（图3）[2]。

此项研究的平滑追踪运动试验表明，对运动目标T进行平滑追踪时，T的物理信号在时间为tn-x时撞击视网膜，但40毫秒后信号才到达大脑，此后大脑才进行信号处理，而此时眼睛已经移动捕捉下一帧信息了，最终造成对运动物体在时间和空间的定位错误（图4）。

图4 视觉延迟对平滑追踪的影响（图源：Nature Reviews Neuroscience）

人类视觉这个复杂的系统有着惊人的表现力，但它最大的缺点之一就是系统的迟滞响应特性，这也是视觉系统的时间特性之一[1]。由于迟滞特性的存在导致看到运动物体模糊以及误定位等现象。当一个物体出现在观测者面前时，需要一段时间才能对它作出反应，也就是说当一个视觉激励输入视觉系统以后，视觉系统需要经过一段响应时间，人才能感受到这个激励。这一特性导致看到的物体其实是之前某一时刻的物体，这就是视觉系统的迟滞特性。

视觉暂留使得人类在判断一些事情的时候有延迟，比如过马路时，看到迎面过来一辆车，马上就要撞上了，尽管我们已经快速反应了，却依然躲不开。人们往往会表现出眼睛看到了，但大脑没来得及处理并发送指令给身体做出反应。视觉暂留也为我们带来了有利影响，比如如果没有视觉暂留，那么你将无法欣赏到电影的精彩。

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