找到大脑创造虚幻形状和表面的地方

1984年洛杉矶奥运会的会徽由红、白、蓝三颗星星组成，但那颗白星并不存在:它是一个假象。同样，美国电视网(USA Network)标志中的“S”完全是虚幻的。

这两个标志都利用了一个共同的优点错觉在哪里大脑在观看碎片化背景时，经常会看到并不存在的形状和表面。

范德堡大学(Vanderbilt University)心理学助理教授亚历山大·迈尔(Alexander Maier)说:“这是一种没有服用药物就产生幻觉的感觉。”他领导的一个神经科学家团队已经确定了大脑中负责产生这些“幻觉轮廓”的区域。

在9月30日在线早期版美国国家科学院院刊迈尔的团队报告说，他们在视觉皮层一个名为V4的区域中发现了一组神经元，当一个人看到一个产生这种错觉的模式时，这些神经元会被激发，而当一个人看到一个几乎相同的、没有这种错觉的模式时，这些神经元会保持静止。

研究表明，包括猴子、猫、猫头鹰、金鱼甚至蜜蜂在内的各种物种都能感知这些虚幻的轮廓。这使得科学家们提出，它们是大脑进化来发现隐藏在灌木丛中的捕食者或猎物的方法的副产品，这种能力具有相当大的生存价值。

尽管科学家们在一个多世纪前就发现了错觉轮廓，但直到最近30年，他们才开始研究它们，因为它们揭示了大脑用来解释感官输入的内部机制。

在哺乳动物中，视觉刺激是在大脑后部一个叫做视觉皮层的区域进行处理的。对这一区域进行测绘的努力发现，它由大脑后部的五个不同区域组成(标记为V1到V5)。

初级视觉皮层V1接收来自眼睛的刺激，并根据各种基本属性对其进行分类，包括方向、颜色和空间变化。它还将信息分成两条通路，称为背侧流和腹侧流。

从V1开始，两个流都被路由到的第二个主要区域视觉皮层．V2执行许多与V1相同的功能，但增加了一些更复杂的处理，例如识别产生双目视觉的两只眼睛发出的信号的差异。

从V2开始，一个路径(有时称为“Where路径”)发展到V5，与对象定位和运动检测相关。另一个路径，有时称为“What路径”，到V4，与对象表示和表单识别相关。

范德比尔特大学研究生米歇尔·考克斯是这项研究的第一作者，她说:“研究表明V4与物体识别和视觉注意力都有关，所以我们认为它也可能与幻觉轮廓有关。”

首先，研究人员寻找V4中与猕猴视网膜不同位置相关的神经元。一旦这些地图完成，他们就奖励猴子盯着一个屏幕，屏幕上有一个被称为Kanizsa正方形的虚幻轮廓。它由四个“吃豆人”人物组成，他们的“嘴”指向一个正方形的角。当黑色的吃豆人被放在白色背景上时，大脑会产生一个明亮的白色方块将它们连接起来。

当猴子看着Kanizsa方块时，研究人员发现，代表吃豆人中间区域的神经元，也就是被虚幻方块覆盖的区域，开始放电。然而，当猴子把嘴朝外看这四个吃豆人时——这个方向不会产生错觉——这些中枢神经元保持沉默。

“基本上，大脑就像一个侦探，”Maier说。“它会对环境中的线索做出反应，并对它们如何组合做出最佳猜测。然而，在这些幻想的情况下，得出的结论是错误的。”