Chubb illusion - Chubb illusion

Figur 1: Et eksempel på Chubb -illusionen. Midterområderne på to rektangulære felter er identiske, men ser forskellige ud, fordi baggrundsfelterne er forskellige.

The Chubb illusion er en optisk illusion eller fejl i visuel perception , hvori den tilsyneladende kontrast af et objekt varierer væsentligt til de fleste seere afhængigt af dens relative kontrast til det område, som den er vist. Disse visuelle illusioner er af særlig interesse for forskere, fordi de kan give værdifuld indsigt i arbejdet med menneskelige visuelle systemer .

Et objekt med visuel tekstur med lav kontrast omgivet af et felt med ensartet visuel tekstur ser ud til at have højere kontrast end når det vises på et felt med høj kontrasttekstur. Denne illusion blev observeret af Charles Chubb og kolleger og udgivet i 1989. En empirisk forklaring på Chubb -illusionen blev udgivet af Lotto and Purves i 2001.

Opdagelse

Figur 2: Illustration af samtidig kontrast

Chubb og hans kolleger undersøgte denne illusion ved at vise forskellige kombinationer af forgrundsobjekter og baggrundsfelter til menneskelige testpersoner og bede dem om at vurdere skarpheden af ​​den visuelle kontrast i hvert forgrundsobjekt. De fandt ud af, at forsøgspersoner, der så en plet af tilfældig visuel tekstur indlejret i et omgivende baggrundsfelt, sandsynligvis ville rapportere forskellige opfattelser af visuel kontrast for den centrale målplaster afhængigt af den relative kontrast i baggrundsfeltet. Endvidere varierede den tilsyneladende lysstyrke/ sløvhed af et teksturplaster som baggrunden varierede. F.eks. Virkede lyse punkter med teksturplaster kedeligere i en baggrund med høj kontrast, hvorimod mørke punkter syntes lysere i en jævn baggrund. Denne tilsyneladende variation i opfattelse påvirkes, når den ses af forskellige observatører, og når baggrunden og det centrale målplaster placeres på "ikke-overlappende rumlige frekvensbånd", som forklaret af Chubb et al. Denne tendens blev fundet statistisk signifikant . Teorier peger på et perceptuelt værktøj til at katalysere kontrasttilpasning (langsom, sekunder) til kontrastforstærkningskontrol (hurtig, ≈100ms) på et tidligt kortikal eller præ-kortikal 'neuralt locus'.

Chubb kontrast effekt

Chubb -illusionen ligner en anden visuel illusion, kontrasteffekten . Kontrasteffekten er en illusion, hvor den opfattede lysstyrke eller luminans af en identisk central visuel målform på en større ensartet baggrund varierer fra testpersonen afhængigt af forholdet mellem den centrale forms luminans og dens baggrund. Denne illusion, samtidig kontrast , er illustreret i figur 2. I den er det centrale mål lysere. Dvs. forholdet mellem det øverste centrale rektangels luminans ( A ) og dets baggrundsfelts luminans er større end én. I det nederste rektangel ( B ) er baggrundsfeltet lysere. Det vil sige, at forholdet er mindre end et. Selvom de to centrale målplaster er lige lyse (identiske i lysstyrke) fremstår den på en mørk baggrund lysere, og den på en lysere baggrund ser mørkere ud.

Lateral hæmning

Lateral hæmning er et forslag til at forklare kontrast illusionen eller samtidig kontrast. Dets fortalere teoretiserer, at neuroner stærkt stimuleret af baggrunden for B undertrykker de mindre stærkt stimulerede neuroner i det indre rektangel. I A , teoretiserer de, der er ingen sådan hæmning. Det faktum, at både A og B forekommer af "ensartet lethed over deres vidde", tyder imidlertid på, at processen med lateral inhibering er mere kompleks. Chubb et al. hævde, at princippet om lateral inhibering hviler på den antagelse, at den afgørende faktor for opfattet lethed er forholdet ved rektangelkanten af ​​rektangel luminans til baggrunds luminans. Imidlertid er den laterale hæmningskonto ikke i overensstemmelse med fænomener som Benary -korset og Whites illusion samt gennemsigtighed og assimileringseffekter. Som sådan er det en ad hoc -forklaring af uklar teoretisk interesse.

Chubb -illusionen illustrerer en fejl i kontrast frem for luminans. Nul-luminans-baggrunden i figur 2 ( A ) bliver et nul-kontrastfelt i den analoge del af figur 1, mens feltet med høj luminans i figur 2 ( B ) bliver et teksturfelt med høj kontrast. Observatører opfatter empirisk teksturskiven i den yderste del af figur 1 som en højere kontrast end disken til højre, selvom de to er ens. Efter at have udført eksperimenter med kontrast og lysinduktion, interokulær induktion og induktion mellem rumlige frekvensbånd, viser de, at lateral inhiberende effekt er monokulær og kun tilpasset rumlig frekvens. Chubb et al. understøtter "en model, hvor outputforstærkningen af ​​en sådan båndselektiv neuron normaliseres i forhold til den gennemsnitlige responsamplitude af nærliggende neuroner med samme frekvensindstilling ."

Ufuldkommen transmittans

Figur 3: The Chubb Illusion

Visuelle opfattelser er afhængige af interaktionen mellem det menneskelige visuelle system og enhver bi-stabil eller multi-stabil stimuli og hyppigheden af ​​dets forekomst. Belysning af objekter på et punkt, refleksion af disse objekter og transmittans af medier mellem objektet og observatøren er central for at bestemme de primære faktorer, der påvirker vores visuelle opfattelse. Det er på grund af dette, at et billede med lav kontrast opfattes som en højere kontrast, når det placeres foran en grå baggrund. Den grå baggrund er mere tvetydig end baggrunden med høj kontrast. Lotto og Purves (2001) demonstrerede, at Chubb -illusionen kan forklares "med den grad, hvor ufuldkommen transmittans sandsynligvis vil have påvirket det lys, der når øjet." Disse observationer tyder faktisk på en fuldstændig empirisk forklaring på Chubb -illusionen.

Chubb -effekt anslår, at når et objekt ses gennem et ufuldstændigt transmitterende medium, øges eller formindskes det tilsyneladende lysstyrke eller sløvhed af målplasteret, selv når luminansforhold og rumfrekvenser forbliver de samme. Lotto og Purves (2001) tvivlede på, at illusoriske opfattelser af lysstyrke blev forklaret som konsekvenser af lateral hæmning . Hvis det var tilfældet, ville den opfattede forskel i lysstyrke for målelementer, illustreret i figur 3 ( A ), stort set være upåvirket af det omgivende felt i figur 3 ( C ), som udviser lavere rumlig kontrast end målet, der matcher observationer. På trods af dette hævdede de, "denne begrundelse undermineres af det faktum, at den tilsyneladende kontrast med målmønsteret i figur 3 ( D ) for det meste er upåvirket af omgivelserne i figur 3 ( F )." Derfor valgte de at undersøge Chubb -illusionen i 'helt empiriske' termer, hovedsageligt som en konsekvens af tidligere erfaring, eller i dette tilfælde, transmittansens indflydelse på tvetydige stimuli.

Fællesnævneren for Lotto og Purves observationer er forklaringskraften i ufuldkommen transmittans. Ufuldkommen transmittans får observatører til at opleve en reduceret forskel i spektral kontrast eller luminans fra objektoverflader. Dette skyldes, at ufuldkommenheder i transmissionsmediet producerer, såsom atmosfæriske effekter forvrænger transmittans. For eksempel varierer transmittans, når man ser objekter på afstand, i smog eller tåge eller gennem stof, glas eller vand. Disse forhold påvirker i høj grad mængden af ​​lys, der når øjet. Denne hypotese blev testet ved at ændre de sandsynlige bidrag til ufuldkommen transmittans ved at manipulere bevægelse, luminans og farveinformation. I nogle tilfælde kan den relative luminans af to målflader reduceres, som Lotto og Purves viser, fra et forhold på 8: 3 til cirka 7: 5. Hvis opfattelse genereres empirisk, vil "i det omfang en stimulus er i overensstemmelse med ufuldkommen transmittans ... blive inkorporeret i opfattelsen af ​​målet."

Passende adfærdsmæssig reaktion afhænger af evalueringen af ​​de relative bidrag fra belysning, reflektans og transmittans til de visuelle stimuli. Visuelle opfattelser af kontrast påvirkes af virkningerne af ufuldkommen transmittans frem for objektets luminans. Chubb -stimulus illustreret i figur 1 ( B ) er i overensstemmelse med transmittansforvrængninger af to grunde: de mønstrede elementer i baggrunden er kontinuerlige med de mønstrede elementer i målet, og luminanserne af målelementerne er i overensstemmelse med de værdier, der ville opstå, hvis baggrundsmønster blev set gennem et ufuldstændigt transmitterende medium.

Transmittansforklaringen af ​​Chubb -illusionen hævder, at ændring af stimulus i figur 1 ( B ) på en måde, der gør det mindre konsekvent med visning gennem et uperfekt medium, bør reducere eller vende illusionen. Forsøg bekræfter denne hypotese. Denne forklaring sætter tvivl om hypotesen, der indebærer, at ændring af luminans, bevægelse eller spektralfordeling af feltet omkring målet ikke ville ændre opfattelsen.

De empiriske fund modsiger også hypotesen om, at 'illusioner om lysstyrke' forårsaget af konturforbindelser i stimulus forklarer Chubb -illusionen, som foreslået af Anderson (1997).

Chubb illusioner i forudsigelse af skizofreni

Visuelle illusioner kan kategoriseres i fysiologisk/patologisk, perceptuel og tvetydig (bistabil/multistabil). En afvigelse fra den naturlige opfattelse af objekter (stimulus) tilskynder til evaluering af opfattelsesteorier. Visuel opfattelse ved skizofreni kendetegnes ved reducerede kontekstuelle tilpasninger og en mere præcis opfattelse af stimulus i opgaver, der involverer 'rumlige kontekstuelle effekter'. Ifølge Eunice et al., "Opstår kontekstuelle illusioner fra visionens adaptive tilbøjelighed til at understrege relative forskelle mellem træk frem for deres absolutte egenskaber." Mens tilstedeværelsen af ​​en baggrund med høj kontrast reducerer den tilsyneladende kontrast mellem mindre forgrundsfunktioner hos raske individer, er skizofrene patienter mere præcise i at opfatte kontrasten mellem baggrund og forgrund. For at teste dette har Keane et al. målte ydeevnen for 15 deltagere med kronisk skizofreni, 13 psykiatriske deltagere- herunder personer med personlighed og bipolare lidelser og 20 ikke-psykiatriske raske individer. De blev præsenteret for en lille isoleret målplaster eller en lille plaster med baggrund med høj kontrast, efterfulgt af en fjernreferenceplaster. Individerne blev derefter bedt om at notere, hvilket plaster de troede var højere i kontrast baseret på deres observationer.

Den skizofrene gruppes immunitet over for kontrast illusion var enestående, med 12 ud af 15 nøjagtige bedømmelser, mens raske deltagere viste alvorlige misforståelser af centerstimuli. Dette viser, at personer med skizofreni er i stand til at opfatte 'absolutte egenskaber' ved 'individuelle træk' mere præcist. Mens kontekstuelle modulationer med hensyn til luminans, størrelse og orientering var ens mellem grupper, korrelerer svage kontekstuelle modulationer med værre symptomer og social funktion.

Visuelle defekter ved skizofreni kan føre til kognitive og sociale problemer. Fund af forbedret ydeevne hjælper os med at konstatere de latente visuelle abnormiteter. Der har faktisk været en hurtig vækst i brugen af ​​kontekstuelle visuelle opgaver (Chubb-illusioner) i kliniske test og NIH-understøttede undersøgelser af skizofreni. (Gold et al., 2012).

Alderdom

Der er en reduktion af den kortikale hæmmende funktion i det aldrende visuelle system, både hos mennesker og dyr. Denne reduktion i hæmning tegner sig for en reduceret orientering og retningstemning af ældre visuelle neuroner. LR Betts et al. (2005) viste, at ældre mennesker var i stand til at skelne bevægelse af højkontraststimuli hurtigere end yngre voksne, og at hæmning var ansvarlig for forskelle i rumlig undertrykkelse. Karas og McKendrick (2009) brugte Chubb -illusionen til at teste, om baggrunde med høj kontrast påvirkede de visuelle opfattelser af ældre deltagere mindre end de yngre deltagere på grund af reduceret hæmning. De stimuli, der blev brugt til eksperimenterne, var baseret på de parametre, der blev brugt af Dakin, Carlin og Hemsley (2005), der brugte Chubb -illusionen til at kontrollere for reduceret hæmning hos skizofrene. Deres undersøgelse viste imidlertid, at kontrastfølsomheden ikke rigtig faldt med aldring, da de ældre deltagere viste en større uoverensstemmelse i den opfattede kontrast til målet med hensyn til baggrunden end de yngre deltagere.

Se også

Referencer

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m Lotto, R. Beau; Purves, Dale (juli 2001). "En empirisk forklaring på Chubb Illusion" (PDF) . Journal of Cognitive Neuroscience . 13 (5): 547–55. CiteSeerX  10.1.1.488.377 . doi : 10.1162/089892901750363154 . PMID  11506656 . S2CID  30337884 . Arkiveret fra originalen (PDF) den 2006-09-07 . Hentet 2013-03-27 .
  2. ^ a b c d e f g h Chubb, C; Sperling, G; Solomon, JA (december 1989). "Teksturinteraktioner bestemmer opfattet kontrast" . Procedurer fra National Academy of Sciences USA . 86 (23): 9631–5. Bibcode : 1989PNAS ... 86.9631C . doi : 10.1073/pnas.86.23.9631 . PMC  298552 . PMID  2594791 .
  3. ^ Bach, Michael. "Kontrastforstærkningskontrol" . www.michaelbach.de . Hentet 2017-03-30 .
  4. ^ Wallach, H (1948). "Lysstyrke konstant og arten af ​​akromatiske farver". J Exp Psychol . 38 (3): 310–24. doi : 10.1037/h0053804 . PMID  18865234 .
  5. ^ Grossberg, S .; Todorovic, D. (1988). "Neuraldynamik for 1-D og 2-D lysstyrkeopfattelse: en samlet model af klassiske og nyere fænomener" . Opfatt psykofys . 43 (3): 241–77. doi : 10.3758/bf03207869 . PMID  3347487 .
  6. ^ Purves, Dale (2001). "Hvorfor ser vi tingene som vi gør: beviser for en helt empirisk vision om strategi" . Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci . 356 (1407): 285–97. doi : 10.1098/rstb.2000.0772 . PMC  1088429 . PMID  11316481 .
  7. ^ Adelson, EH (1999). Lysopfattelse og lethed Illusioner . De nye kognitive neurovidenskaber . MIT Tryk. s. 339. ISBN 978-0-262-07195-6.
  8. ^ Metelli, F; DaPos, O; Cavedon, A (1985). "Balanceret og ubalanceret, fuldstændig og delvis gennemsigtighed" . Opfatt psykofys . 38 (4): 354–66. doi : 10.3758/BF03207164 . PMID  3831912 .
  9. ^ Anderson, BL (1997). "En teori om illusorisk lethed og gennemsigtighed i monokulære og kikkertbilleder: konturforbindelsernes rolle" (PDF) . Opfattelse . 26 (4): 419–453. doi : 10.1068/p260419 . PMID  9404492 . S2CID  9646380 .
  10. ^ Snart Chun Siong; Dubey, Rachit; Ananyev, Egor; Hsieh, Po-Jang (2017-01-01). Zhao, Qi (red.). Beregnings- og kognitiv neurovidenskab af vision . Kognitiv videnskab og teknologi. Springer Singapore. s. 221–233. doi : 10.1007/978-981-10-0213-7_10 . ISBN 9789811002113.
  11. ^ a b c d e Yang, Eunice; Tadin, Duje; Glasser, Davis M .; Hong, Sang Wook; Blake, Randolph; Park, Sohee (2012-11-15). "Visuel kontekstbehandling i skizofreni" . Klinisk psykologisk videnskab . 1 (1): 5–15. doi : 10.1177/2167702612464618 . PMC  3756604 . PMID  23997995 .
  12. ^ a b Dakin, Steven; Carlin, Patricia; Hemsley, David (2005-10-25). "Svag undertrykkelse af visuel kontekst ved kronisk skizofreni" . Nuværende biologi . 15 (20): R822–824. doi : 10.1016/j.cub.2005.10.015 . ISSN  0960-9822 . PMID  16243017 .
  13. ^ Keane, Brian P .; Joseph, Jamie; Silverstein, Steven M. (2014-04-01). "Sene, ikke tidlige, stadier af Kanizsa -formopfattelse kompromitteres ved skizofreni" . Neuropsykologi . 56 : 302–311. doi : 10.1016/j.neuropsychologia.2014.02.001 . PMC  4103877 . PMID  24513023 .
  14. ^ a b Karas, Renee; McKendrick, Allison M. (2009-05-14). "Aldring ændrer omgivelser modulation af opfattet kontrast" . Journal of Vision . 9 (5): 11,1–9. doi : 10.1167/9.5.11 . ISSN  1534-7362 . PMID  19757889 .

eksterne links