Тактильные иллюзии расширили границы самообмана мозга
Это бесспорно яркое открытие: в сфере тактильных ощущений, оказывается, возможно создание иллюзий, по своим законам удивительно сходных с иллюзиями зрительными. Каков общий механизм таких "фокусов"? Учёные только приоткрывают завесу тайны.
Для создания картины мира мозг комбинирует данные от разных органов чувств. Возникающие при этом взаимосвязи и конфликт разных сенсорных каналов иногда оказываются очень интересными (фото с сайта mocoloco.com).
Одни из самых интересных зрительных иллюзий — неоднозначные образы, восприятие которых зависит от направления взгляда и кучи других вещей вплоть до усталости мозга (то есть — длительности просмотра картинки). Вы наверняка знакомы с такими эффектами, когда линии или пятна на изображении начинают двигаться, или когда "выпуклые" кубики на картинке становятся "ямками", и так далее.
Кристофер Мур считает, что интерпретация мозгом увиденного или ощупанного зависит от контекста, потому мы "обманываться рады" (фото MIT).
Один из авторов новой работы, Кристофер Мур (Christopher Moore) из Массачусетского технологического, поясняет её центральную идею: "Наиболее известные иллюзии связаны со зрением. Но мы заинтересованы в раскрытии общих принципов восприятия и хотели бы убедиться в том, что аналогичные иллюзии могут иметь место в тактильной сфере".
Для этого экспериментаторы решили создать тактильную версию одной известной зрительной иллюзии — движущегося квартета. А заключается она в следующем.
В двух противоположных углах воображаемого квадрата размещаются две большие чёрные точки. С довольно высокой частотой точки эти меняют схему своего расположения: левый верхний плюс нижний правый угол на правый верхний плюс нижний левый.
Людям кажется, что точки движутся вперёд-назад либо по горизонтали, либо по вертикали.
Но интересно: после одной-двух минут просмотра большинство наблюдателей сообщает о том, что направление движения сменилось с вертикального на горизонтальное, или наоборот. Более того, точки могут начать двигаться по кругу, по часовой стрелке или против. Попробуйте сами.
Как правило, вначале точки скачут только в одном направлении, но позже — начинают бегать и вверх-вниз, и вправо-влево. А ещё можно попробовать усилием воли менять направление их прыжков по желанию (иллюстрация MIT).
Поскольку происходит всё это лишь в нашей голове, данная иллюзия (как и множество других причуд восприятия зрительных образов) очень интересует нейрофизиологов.
Авторы опыта воспользовались приборчиком, изначально созданным в качестве дисплея Брайля. Это сантиметровый квадратик, заполненный 60 пьезоэлектрическими актуаторами (аналогами пикселей в обычных дисплеях), способными "поставлять" на кончик пальца любые картинки, передаваемые ему с компьютера.
Группе добровольцев предложили ощутить пальцами тот самый "движущийся квартет". И что же?
Испытуемые сообщили, что чувствуют в точности тот же самый эффект, как и при восприятии данной иллюзии глазами!
Точки, которые на самом деле просто переключались между фиксированными позициями, казалось, двигались по вертикали или по горизонтали. Смена же направления этих прыжков происходила в среднем два раза в минуту.
Группа учёных под руководством Винсента Хейварда (Vincent Hayward) из центра интеллектуальных машин канадского университета Макгилла (McGill Centre for Intelligent Machines) разработала и построила целую серию миниатюрных дисплеев Брайля, воздействующих на кожу "зрителя". Именно одним из изделий канадцев и воспользовались Мур и его коллеги для создания тактильных иллюзий (фотографии с сайта cim.mcgill.ca).
Далее опыт усложнили. Вместо классического переключения пары точек, авторы ввели в картинку настоящее движение — за счёт последовательной активации ряда этих тактильных пикселей.
Испытуемым дали время адаптироваться к восприятию действительно бегающих взад-вперёд (по горизонтали или вертикали) точек. А потом переключили дисплей Брайля обратно на воспроизведение обычной иллюзии – того же движущегося квартета, что и раньше.
Оказалось, что теперь сила иллюзии выросла. И точки в восприятии людей начинали скакать попеременно в ортогональных направлениях.
Учёные полагают, что этот трюк мозг непроизвольно проделывает в ходе регулярной "перекалибровки" своего восприятия окружающего мира. Но тонкости процесса – неясны.
Любопытно, что в ходе ещё одного теста воспроизведение мигающих точек прерывалось на три секунды.
Так учёные выяснили, что большинство испытуемых и после перерыва ощущает точки как движущиеся в том же самом направлении, что и до паузы. А это значит, что принятая ранее мозгом интерпретация неоднозначного образа как-то сохраняется на некоторое время в памяти.
Самое же главное — все эти "обманки" мозга работают с тактильным восприятием, а значит, являются более общим правилом или механизмом, нежели просто особенностью восприятия визуального.
Ещё один автор эксперимента с бегающими точками — Талия Конкле (Talia Konkle) из Массачусетского технологического. Талию интересуют пространственное восприятие и влияние на него памяти, "обработка" мозгом объектов и сцен. Она пишет, что понимание этих механизмов поможет в будущем найти более оптимальные способы представления визуальной информации на экранах различных устройств (фото MIT).
Более того, авторы эксперимента поставили ещё одну версию своего опыта с движущимся квартетом.
На этот раз испытуемых просили двигать глазами одновременно с восприятием точек на тактильном дисплее. Двигать надо было либо по вертикали, либо по горизонтали — на выбор.
И тут выяснилась удивительная вещь — кажущиеся движения точек под кончиками пальцев начинали совпадать с реальным движением глаз. А если добровольцы при этом наклоняли голову на 90 градусов, — направление скачков точек в тактильной иллюзии тоже менялось.
Это подтверждает глубокую связь между визуальным и тактильным восприятием и моторикой. Кстати, буквально на днях другая группа учёных установила, что "контактное зрение" позволяет видеть лучше. То есть предмет, до которого мы дотрагиваемся, лучше воспринимается и визуально.
Из подобных кусочков мозаики исследователи и составляют картину того, как наш мозг обрабатывает поступающую по разным каналам информацию и, главное, совмещает её между собой.
Несмотря на десятилетия экспериментов, тут многое ещё предстоит выяснить. Даже в тех же прыгающих точках (неважно – визуальных или тактильных).
Талия Конкле, один из авторов нового опыта, говорит: "Мы пока не понимаем, что происходит в мозге во время этой иллюзии. Но мы думаем, что она станет полезным инструментом для лучшего понимания сходства между различными механизмами восприятия и для изучения того, как все они работают совместно".