Новое исследование открытого доступа, опубликованное в PNAS, показывает, что наш мозг применяет алгоритм, известный как фильтр Калмана, при отслеживании положения объекта. Этот алгоритм помогает мозгу обрабатывать неидеальные зрительные сигналы, например, когда объекты перемещаются на периферию нашего поля зрения, где острота зрения низкая.Однако тот же алгоритм, который помогает нашему мозгу отслеживать движение, может быть обманут шаблонным движением объекта, например швами вращающегося бейсбольного мяча, что заставляет наш мозг «видеть», как мяч внезапно падает со своего пути, когда на самом деле , она плавно изгибается.
Хотя мы часто полагаемся на глобальную систему позиционирования (GPS), чтобы добраться до пункта назначения, точность GPS ограничена. Когда сигнал "шумный" или ненадежный, GPS вашего телефона использует алгоритмы, в том числе фильтр Калмана, для оценки местоположения вашего автомобиля на основе его предыдущего местоположения и скорости.«Как и в случае с GPS, наши визуальные способности, хотя и весьма впечатляющие, имеют множество ограничений», — сказал соавтор исследования Дуйе Тадин, доцент кафедры мозга и когнитивных наук в Университете Рочестера.
Мы видим положение объекта с большой точностью, когда он находится в центре нашего поля зрения. Однако мы плохо воспринимаем позицию, когда она смещается в нашу визуальную периферию; тогда наша оценка его положения становится ненадежной. Когда это происходит, наш мозг уделяет большее внимание восприятию движения объекта.«И именно здесь мы начинаем видеть захватывающие явления, такие как иллюзия кривого мяча», — сказал Тадин. «Мы обнаружили, что тот же алгоритм, который используется GPS для отслеживания транспортных средств, также объясняет, почему мы воспринимаем иллюзию кривого шара».
«Угловое поле действительно имеет кривую», — сказал первый автор О-Санг Квон, доцент Ульсанского национального института науки и технологий, Южная Корея. «Но когда он рассматривается с визуальной периферии, вращение мяча — движение рисунка шва — может заставить его казаться находящимся в другом месте, чем оно есть на самом деле.«Здесь мозг« знает », что оценки положения на периферии ненадежны, поэтому он больше полагается на другие визуальные подсказки, которыми, в данном случае, является движение; вращение мяча», — сказал Квон, руководивший исследованием. работая научным сотрудником в Центре визуальных наук Университета Рочестера.
Воспринимаемое движение и положение мяча зависят от того, где он находится в вашем поле зрения. Итак, когда мяч входит в вашу периферию, он, кажется, совершает резкий сдвиг: печально известный и внезапный «прорыв» кривой, когда он приближается к своей тарелке.Алгоритм фильтра Калмана, названный в честь его соавтора, математика Рудольфа Калмана, используется для поиска оптимальных и интегрированных решений на основе зашумленных или ненадежных данных, будь то в GPS или в нашем мозгу.В большинстве случаев наше зрение действительно хорошо работает, но в некоторых случаях, например, в случае ломающегося криволинейного шара, оптимальное решение, которое наш мозг предлагает, противоречит фактическому поведению — и траектории — мяча, и в результате получается такой результат. оптическая иллюзия.
Поэтому, объяснил Тадин, у вас больше шансов попасть в кривую, если вы понимаете, что наш мозг, например GPS, может заставить нас «видеть» изменения скорости или направления, которые на самом деле не происходят, когда мяч движется из центра нашего тела. поле зрения к периферии.«Однако эти иллюзии не следует рассматривать как свидетельство того, что наш мозг плохо воспринимает окружающий мир», — пояснил Тадин. «Это интересные побочные эффекты нейронных процессов, которые в большинстве случаев чрезвычайно эффективны при обработке« зашумленной »визуальной информации».
«Это исследование показывает, что решения, которые мозг находит для работы с несовершенной информацией, часто совпадают с оптимальными решениями, которые инженеры придумали для аналогичных проблем, таких как GPS вашего телефона».