Miért látjuk azt, ami nincs?

Amikor egy kép bizonyos részeit egymástól eltérő színűnek érzékeljük, holott nincs különbség, optikai illúziót tapasztalunk. A hatást az váltja ki, hogy a háttér fényereje vagy színe változik, ennek hatására módosul az előtérben lévő tárgy észlelése. Az agykutatók régóta vizsgálják, hogyan csapja be magát az agy, és egyelőre két magyarázat merült fel. Az egyik szerint a trükk könnyen létrejön egy alacsony szintű idegi tevékenység során is, nem kell korábbi tapasztalat, hogy elhiggyük. A másik szerint magasabb agyi funkciók magyarázzák az illúziók keletkezését, amelyek kijátsszák a korábban tanult tudást a fényről és a színekről.

Egy korábbi számítógépes modellben utánozták az emberi látást, és azt találták, hogy az optikai csalódásoknak sem magasabb rendű vizuális feldolgozásra, sem múltbeli tapasztalatokra nincs szüksége, ezek nélkül is működnek. Csak az alapszintű neurális feldolgozás a felelős a képek megtévesztő hatásáért.

A vizuális információ kérgi feldolgozása az elsődleges látókéregben kezdődik, ami koponyánk hátsó részén, a tarkólebenyben található. Ezt V1-mezőnek nevezik (régebben Broadman 17-es terület volt. A látókéreg különböző sejttípusai adott területekért felelnek, például más a térorientációért (ami a tárgyak alakját, a betűket, számokat értelmezi), más a mozgás irányáért (ami a V1-sejtekhez kapcsolódik), és megint más felel a két szem együttlátásáért, ami a V1-es binokuláris neuronoknak köszönhetően valósul meg. De a színek érzékeléséért is egy másik sejtcsoport, a pacasejtek felelnek az elsődleges kérgi mezőben.

A vizuális kéreg tehát több neuronrétegből áll, vannak, amelyek alapvető funkciókért, mások összetettebb vizuális feldolgozásért felelősek. Egy új tanulmányban több neuronréteg, a V1 és a V2 között figyeltek meg kapcsolatot a képi illúzió feldolgozása során. Ebből az derült ki, a tudat felülről lefelé irányuló folyamat, vagyis agyunk empirikusan, a korábbi tapasztalatokból kiindulva értelmezi a környezetet, és nem csak a vizuális ingerekre támaszkodik. Ha alulról felfelé irányulna a folyamat, az agy csak a vizuális képekre támaszkodva végezné a feldolgozást. 

Egérillúzió

A számítógépes vizsgálatok után most élő alanyokkal vizsgálták, hogyan működik az agy önbecsapása. Az egerekkel folytatott laboratóriumi látáskutatás a neonszínnel operáló illúzióra összpontosított, ami vékony vonalakból álló mintákat tartalmaz, de a vonalak egy része más színű, mint a többi. A vizsgálat során az egereknek neonzöld színben játszó optikai illúziót tartalmazó képeket, és ezekhez hasonló, de nem illuzórikus minták kombinációját mutatták. Eközben beültetett elektródákkal mérték a rágcsálók agyának neuronaktivitását. Azt is nézték, mennyire látták világosnak az illúzió képeit, hogy tágult vagy szűkült a pupillájuk.

Kiderült, hogy az ugyanúgy változott, szűkült vagy tágult, az illuzórikus képen érzékelt világos vagy sötét árnyalatok hatására, mint az emberek szeme, amikor érzékeli a fény változásait. A kísérletben bemutatott kép lényege az volt, hogy a neon színű vonalakat összefüggő ábraként, körként érzékeli az agy.

Amikor fény éri a szemünket, elektromos jelek továbbítódnak az idegeken keresztül a látókéregbe. Itt történik a vizuális adatok feldolgozása.

A V1-neuronok illuzórikus és nem illuzórikus képekre egyaránt reagálnak, de a valótlan képekre a válasz lassabban jön, mert visszajelzésre van szükség a magasabb vizuális területekről, kell a visszacsatolás. Az új vizsgálatban kipróbálták azt is, hogy gátolják az egerek visszacsatoló neuronjainak aktivitását, és kiderült, így a V1-neuronok kevésbé reagálnak az optikai csalódásos képekre.

Az egeres vizsgálatok tehát nem ugyanazt az eredményt hozták, mint a számítógépes modell analízise, miszerint az optikai illúziók észleléséhez elég a pillanatnyi képek látványa, és nincs szükség korábbi tapasztalatokra, elég csak a vizuális ingerekre támaszkodni, az agy az észlelt képeket illeszti össze (hamis képpé), és nem merít a múltból. De valószínűleg nem lehet teljesen elhatárolni egymástól a kettőt, a múlt és a pillanat tapasztalatait. A korábbi élmények hatnak a jelen feldolgozására, az észlelés a kettő keverékéből fakadhat.