Visuele illusies zijn best cool! Of het nu beelden zijn van oude dames die in jonge dames veranderen of kleurrijke wervelingen die om zichzelf heen lijken te draaien, mensen zijn vaak gefascineerd door middel van vrij eenvoudige 2D-beelden die hun hersenen voor de gek houden.
Eén van deze soorten visuele illusies zijn de 'bistabiele beelden', zoals de onderstaande:
Dit is een relatief bekende bistabiele afbeelding die de 'Jastow konijn-eend' wordt genoemd. Zoals je misschien hebt gemerkt, is het mogelijk om ofwel een konijn ofwel een eend te zien, maar nooit allebei tegelijk. Je waarneming wisselt tussen de twee beelden, en daarom wordt het ook wel 'bistabiele waarneming' genoemd.
Geweldig, toch? Een ander soort visuele illusie is de 'illusoire contour'. Hierbij wordt een typisch een geometrische figuur schijnbaar waargenomen, ook al is er geen contour voor zo'n figuur gegeven. Ik zal het demonstreren:
Waarschijnlijk zie je een tweede driehoek bovenop de omlijnde driehoek. Deze tweede driehoek wijst naar beneden en de hoeken worden gevormd door de drie Pacman-achtige cirkels, zoals hieronder:
Deze driehoek is onze illusoire contour, en deze specifieke figuur wordt een 'Kanizsa-driehoek' genoemd.
Maar hoe werkt dat precies in de hersenen? In een artikel van von der Heydt en collega's is dit onderzocht in de visuele cortex van makaken. Met behulp van micro-elektroden die rechtstreeks in de hersenen van de dieren geplaatst werden, konden de onderzoekers de elektrische activiteit registreren van individuele neuronen in de primaire (V1) en secundaire (V2) visuele cortex*. Vervolgens lieten zij de apen een illusoire contour zien en probeerden zij enkele neuronen te meten waarvan het receptieve veld de echte, zichtbare lijnen omvatte en andere waarvan het receptieve veld de illusoire lijnen omvatte (zoals de hierboven in oranje omlijnde lijnen).
Nog nooit gehoord van 'receptieve velden'? Hier volgt een korte uitleg: Het receptieve veld van een neuron is in feite de plaats in je gezichtsveld waarop dat bepaalde neuron reageert. Individuele neuronen in V1 bestrijken slechts een klein stukje van je gezichtsveld, maar samen bestrijken ze het hele gezichtsveld. Hetzelfde geldt voor V2 en andere hogere visuele gebieden, maar de receptieve velden van de neuronen worden groter naarmate het visuele gebied hoger in orde staat (V2 staat boven V1 in de rangorde als het ware). Dus receptieve velden in V2 zijn bijvoorbeeld al wat groter dan in V1, maar niet zo groot als in V4.
Toen de juiste neuronen in V1 en V2 waren gevonden, bewogen de onderzoekers de stimulus heen en weer over de receptieve velden van de cellen. Toen zij dit deden met een zichtbare, niet-illusoire lijn, reageerden neuronen in zowel V1 als V2 met vlagen, omdat het licht in hun receptieve velden veranderde tijdens deze beweging. Maar wat denk je dat er gebeurde met de neuronen waarvan de receptieve velden alleen bewegende illusoire lijnen waarnemen? Hier wordt het interessant: Neuronen in V1 veranderden hun afvuring niet als reactie op het bewegen van de lijnen, maar veel V2-neuronen wel. De neuronen in V2 reageerden dus alsof de illusoire lijn een echte was! Dit kan het geval zijn omdat V1 vooral lijkt te reageren op de oriëntatie van een geziene stimuli en werkt als een soort 'rand detector' die de omtrekken van dingen die men ziet detecteert, maar niet veel meer**. V2 daarentegen kan al complexere visuele kenmerken detecteren, zoals of een figuur deel uitmaakt van de voor- of achtergrond van een beeld. In het algemeen geldt: hoe hoger het visuele gebied in de rangorde staat (af te zien aan het nummer), hoe complexer de kenmerken die het kan detecteren. Zo reageren V2-neuronen op illusoire contouren die V1-neuronen niet lijken te "zien".
Goed, hiermee is onze uitstapje naar eendenkonijnen, onzichtbare driehoeken en ons eigenzinnige visuele systeem beëindigd. Blijf jezelf verbazen en tot snel!
*Als je meer wilt weten over het visuele systeem van de hersenen, bekijk dan dit artikel in onze database: https://www.brainmatters.nl/database/visueel-systeem/
**Dit geldt tenminste vroeg in de reactie op een stimulus (eerste 100ms). V1 ontvangt ook iets vertraagde feedback van hogere visuele gebieden die zijn functies verbreedt + hogere visuele gebieden ontvangen ook (feed-forward) informatie van lagere gebieden zoals V1, die in hun eigen reacties worden verwerkt!
Auteur: Melanie Smekal
Referenties:
