激光束探究大脑：帮助我们理解如何感知错觉

视觉错觉以最奇怪的方式欺骗我们的眼睛——以及我们的大脑。看一个错觉通常会让我们感知到并非真实存在的东西。以 Kanizsa 方形为例，这是一种视觉效果，由四个带有切口的黑色圆圈组成，使每个圆圈看起来都像吃豆人。我们立刻也看到了另一个东西：一个白色的正方形，这就是有问题的错觉。

一项发表在《Nature Neuroscience》上的新研究揭示了导致大脑填补 Kanizsa 方形等错觉中的空白的原因。通过测试小鼠的大脑活动，研究人员发现一组被称为 IC-编码器（“IC”代表“illusory contours”，即“虚构轮廓”）的特定细胞会接收指令，使大脑识别许多错觉的外边缘或“轮廓”。

大脑如何感知错觉

大脑能够解读虚构轮廓已经有一段时间了。而且，人类并非唯一能感知这些错觉的生物；非人类灵长类动物、老鼠、鱼甚至昆虫也能做到。

Kanizsa square used in optical illusion experiments — 用于视觉错觉实验的 Kanizsa 方形
(图片来源：Creative Commons Attribution 4.0 International / ResearchGate and https://www.illusionsindex.org/)

这种能力最有可能源于根据不完整信息推断物体的需求，帮助我们理解周围的空间。当物体被遮挡时，它会派上用场，也就是说它们从视野中部分隐藏。当面对被遮挡的东西时，大脑会迅速行动起来填补缺失的细节。

与 Kanizsa 方形类似，Kanizsa 三角形也考验了这种能力。在这个视觉效果中，有三个带有吃豆人嘴巴的圆盘和三对线。根据这些元素的配置，我们看到的是不只一个，而是两个隐藏的形状：一个朝下的倒三角形和一个实心的白色三角形，看起来几乎像是视觉效果的上层。

然而，这两个三角形都不存在。它们仅仅是圆盘和线的边缘，使得看起来好像有两个三角形。处理像这样的虚构轮廓对大脑来说是一项考验，它必须考虑各种细节，如颜色、亮度、纹理。

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错觉的指令

为了感知虚构轮廓，我们的大脑需要 IC-编码神经元的帮助，这些神经元促进了重复模式完成的过程（换句话说，看到了许多错觉中并不真实存在的东西）。

但 IC-编码器本身需要来自大脑中更高级别的视觉区域的推动。错觉的外观首先出现在这些视觉区域，然后信息被传递到初级视觉皮层的 IC-编码器。

根据一项关于新研究的新闻稿，这个过程就像一位经理告诉初级员工完成一项任务。在这种情况下，IC-编码器接收到的指令是看到错觉中并不真实存在的东西——比如想象中的三角形。

大脑的活跃视觉系统

研究人员在观察了小鼠观看 Kanizsa 三角形等虚构图像时的大脑电活动模式后，看到了 IC-编码器的工作。

为了更好地理解神经元的工作方式，他们在没有虚构图像存在的情况下，通过一种称为双光子全息光遗传学的过程，向它们发射光束。当被光束击中时，IC-编码神经元会复制出当虚构图像存在时发生相同的脑活动模式。

既然研究人员知道了大脑在处理错觉时有多活跃，他们就有兴趣了解这项工作如何可能影响治疗影响大脑感知视觉刺激能力的疾病。

“在某些疾病中，你的大脑会出现异常的活动模式，而在精神分裂症中，这些与随机出现的物体表征有关，”作者 Jerome Lecoq 说，他是艾伦研究所的副研究员。“如果你不了解这些物体是如何形成的，以及一组细胞如何协同工作来产生这些表征，你就无法治疗它；因此，了解哪些细胞以及在哪个层级发生这种活动是有帮助的。”

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