Почему мы не видим мир в реальном времени? Мозг «редактирует» 15 секунд прошлого, чтобы мы видели плавную картинку

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Мы привыкли доверять своим глазам. Окружающий мир кажется нам цельным, плавным и предсказуемым. Но что, если это всего лишь тщательно сконструированная иллюзия, а наше сознание смотрит не прямой эфир, а смонтированный с небольшой задержкой фильм? Новое исследование показывает, что наш мозг активно редактирует прошлое, чтобы создать для нас комфортное настоящее.

Попробуйте пройтись по комнате, глядя на мир через экран смартфона в режиме видеозаписи. Неудобно, правда? Картинка дрожит, цвета и формы резко сменяют друг друга, а малейшее движение превращается в визуальный хаос. Парадокс в том, что примерно такой же поток необработанных данных наши глаза ежесекундно отправляют в мозг. Почему же в обычной жизни мы не страдаем от головокружения и тошноты?

Ответ кроется в удивительной способности нашего мозга работать как первоклассный видеоредактор, который сглаживает все неровности реальности. И, как выяснили ученые, ключевой инструмент этого редактора — постоянное обращение к недавнему прошлому.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Визуальный хаос: проблема, которую решает мозг

Прежде чем понять, как мозг нас «обманывает», стоит осознать, с какой сложной задачей он сталкивается. Наше зрение — далеко не идеальная камера.

Во-первых, наши глаза постоянно находятся в движении. Они совершают быстрые, скачкообразные перемещения (саккады), чтобы сфокусироваться на разных точках. Во-вторых, мы моргаем, из-за чего поток визуальной информации прерывается. В-третьих, освещение постоянно меняется, объекты перекрывают друг друга, а мы сами меняем ракурс, просто поворачивая голову.

Как отмечают исследователи в своей работе, «изображения на сетчатке постоянно меняются из-за множества источников… Однако нам не кажется, что объекты дрожат, мерцают или меняют свою сущность от мгновения к мгновению». Если бы наш мозг транслировал эту «сырую» картинку напрямую в сознание, мир выглядел бы как плохо снятое видео. Но вместо этого мы видим стабильную, предсказуемую картину. Как это возможно?

За кулисами восприятия: механизм серийной зависимости

Долгое время ученые объясняли эту стабильность такими феноменами, как «слепота к изменениям» (когда мы не замечаем перемен, если они происходят медленно) или «слепота по невниманию» (когда мы упускаем из виду очевидное, если не сфокусированы на нём). Эти теории верны, но они описывают лишь часть картины — то, что мозг игнорирует.

Исследование ученых из Абердинского и Калифорнийского университетов, опубликованное в Science Advances, предлагает более глубокое объяснение, известное как серийная зависимость. Суть этого механизма не в игнорировании, а в активном «смешивании».

Эксперименты 1 — 3. (A) Эксперимент 1. Две группы наблюдателей просили оценить возраст молодого или старого статичного лица, помещенного в синюю рамку (белые квадрат и круг; эталонные лица). Третьей группе был представлен фильм с морфингом лица, постепенно стареющего от молодого к старому, после чего ее попросили оценить возраст старого лица, помещенного в синюю рамку (синий круг, тестовое лицо). Хотя тестовое и эталонное лица идентичны, старое тестовое лицо было оценено как гораздо более молодое, чем оно было на самом деле (зеленая скобка). Белый текст показан для иллюстрации. (B) Четвертой группе был представлен фильм с морфингом лица, постепенно омолаживающегося от старого к молодому, а затем их попросили оценить возраст молодого лица, помещенного в синюю рамку (синий квадрат; тестовое лицо). Молодое тестовое лицо было оценено как гораздо более старое, чем оно было на самом деле (зеленая скобка). ***P < 0.0001. (C) Эксперимент 2. Процент притяжения рассчитывался как разница в возрасте между эталонными лицами (например, эталонное лицо: старое) и тестовыми лицами (например, фильм: молодой — старый; тестовое лицо: старое), деленная на общий возрастной диапазон (например, старое эталонное лицо — молодое эталонное лицо). Направления увеличения (A) и уменьшения (B) возраста были одинаково сбалансированы. Белые и черные круги обозначают нулевое (0%) и полное (100%) влечение к началу фильма. Когда и фильм, и испытуемое лицо были представлены без шума, возрастные оценки испытуемого лица были привлечены к 28 % фильма. Когда и фильм, и испытуемое лицо были представлены с высоким постоянным динамическим шумом, привлекательность составляла около 42 % (A и B). Когда фильм был представлен с высоким динамическим инкрементальным шумом, а тестовое лицо — с высоким шумом, привлекательность составляла около 48 %. (D) Эксперимент 3. Когда возраст в фильме с морфированием лица постепенно увеличивался на 6, 4 и 2 ступени, привлекательность постепенно снижалась. К фильму и статичному лицу (эталонному или тестовому) добавляли инкрементный шум и сильный шум, соответственно. Планки ошибок — бутстрепные 95 % доверительные интервалы. Фотография предоставлена Энтони Черниелло. Сгенерированные компьютером изображения лиц были слегка изменены в целях визуализации. Цитирование: Mauro Manassi, David Whitney, Illusion of visual stability through active perceptual serial dependence.Sci. Adv.8,eabk2480(2022).DOI:10.1126/sciadv.abk2480
Автор: Mauro Manassi, David Whitney Источник: www.science.org

Представьте, что ваш мозг — это художник, который рисует картину мира. Вместо того чтобы начинать каждый новый мазок с чистого холста, он берет немного краски с предыдущего. Серийная зависимость — это склонность мозга воспринимать объекты в настоящий момент как более похожие на те, что он видел мгновения назад. Он как бы усредняет текущую картинку с недавним прошлым, создавая эффект плавного перехода. Это не баг, а важнейшая функция, которая экономит ресурсы и защищает нас от сенсорной перегрузки.

Эксперимент с «путешествием во времени»: как поймать иллюзию

Но как доказать, что мозг действительно заглядывает в прошлое, и как далеко он готов заглянуть? Здесь исследователи проявили недюжинную изобретательность.

Участникам эксперимента показывали видео, на котором человеческое лицо плавно меняло свой возраст — например, от молодого к старому. Задача была проста: остановить видео в тот момент, когда лицо, по их мнению, достигнет определенного возраста. Если бы мы воспринимали мир в реальном времени, люди останавливали бы видео точно в нужный момент.

Но результаты показали иное. Когда лицо старело, участники останавливали видео позже, воспринимая его более молодым, чем оно было на самом деле. Их мозг, цепляясь за образы из недавнего прошлого (когда лицо было моложе), «сглаживал» изменения и отставал от реальности.

Самое поразительное открытие касалось длительности этой задержки. Ученые вставляли в видео паузы разной длины — от одной до пятнадцати секунд. Иллюзия сохранялась! Даже после 15-секундного перерыва мозг продолжал опираться на прошлое изображение, чтобы интерпретировать настоящее. Это означает, что наше «визуальное настоящее» — это на самом деле усредненная картина событий, произошедших за последние 15 секунд.

Эксперимент 7. Три группы наблюдателей попросили оценить возраст молодого, среднего или старого лица, помещенного в синюю рамку (белый круг, красный ромб и белый квадрат; эталонные лица). Четвертой группе был представлен фильм с лицом, постепенно стареющим от молодого к среднему возрасту, и затем их попросили оценить возраст среднего лица, помещенного в синюю рамку (светло-голубой ромб; тестовое лицо). Среднее тестовое лицо было оценено как более молодое, чем оно было на самом деле. Пятой группе был представлен фильм с лицом, постепенно омолаживающимся от пожилого до среднего возраста, после чего их попросили оценить возраст среднего лица испытуемого, помещенного в синюю рамку (темно-синий ромб; лицо испытуемого). Среднее тестовое лицо было оценено как более старое, чем оно было на самом деле. ***P < 0.0001. Фотография предоставлена Энтони Черниелло. Сгенерированные компьютером изображения лиц были слегка изменены в целях визуализации. Цитирование: Mauro Manassi, David Whitney, Illusion of visual stability through active perceptual serial dependence.Sci. Adv.8,eabk2480(2022).DOI:10.1126/sciadv.abk2480
Автор: Mauro Manassi, David Whitney Источник: www.science.org
Что это значит для нас?

Это открытие меняет наше представление о восприятии. Мы не пассивные наблюдатели, а активные конструкторы собственной реальности. Наш мозг — не окно в мир, а скорее сложный интерфейс, который обрабатывает и адаптирует данные для нашего удобства.

Эта 15-секундная задержка объясняет многое:

  • Почему мы не замечаем медленных изменений. Будь то постепенно увядающее растение на подоконнике или медленные возрастные изменения на лице друга, которого мы видим каждый день, — наш мозг сглаживает эти перемены, создавая иллюзию постоянства.
  • Ощущение непрерывности жизни. Именно этот механизм сглаживания превращает хаотичный поток визуальных данных в плавную и логичную киноленту нашей жизни.
  • Эффективность мозга. Постоянная обработка каждого нового «кадра» реальности была бы невероятно энергозатратной. Усреднение — это элегантный способ снизить когнитивную нагрузку.

Так что в следующий раз, когда вы будете наслаждаться стабильностью окружающего мира, помните: вы смотрите не прямой эфир. Вы смотрите гениально смонтированный фильм о событиях, которые на 15 секунд стали историей. И главный режиссер этого фильма — ваш собственный мозг.

1 комментарий

3
Как обычно ученые в своей работе пренебрегают «краевыми эффектами», а здесь это вряд ли допустимо. Зрение+мозг не так плоско устроены, ведь на периферии у нас предназначение видеть не столько сам объект во всех подробностях, сколько возможность его появления, т.е. если по центру у кого-то и впрямь «буферизация» доходит до 15 сек, то «с краю» у него в обычных условиях будут оставаться по-прежнему миллисекунды, но без подробностей.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор карты памяти Silicon Power High Endurance 256 ГБ — насколько честны 100 МБ/с

Карта памяти Silicon Power High Endurance 256 ГБ рассчитана не только на перенос файлов между устройствами, но и на постоянную запись видео. Именно поэтому я проверила ее не только в...

Собаки стареют точно так же, как люди. Как это поможет продлить нашу жизнь?

Домашние собаки делят с человеком общее пространство жизнедеятельности. Они подвергаются воздействию тех же факторов окружающей среды, пьют воду из аналогичных источников, ведут схожий по...

Сигнал из «космического полдня»: открыт самый далекий гигантский природный радиолазер ранней Вселенной

Астрономы зарегистрировали радиосигнал от молекул гидроксила, отправленный из галактики на расстоянии более половины наблюдаемой Вселенной. Это излучение классифицируется как космический мазер....

Почему человек — единственное живое существо, которое плачет от эмоций?

Слезная жидкость выполняет базовые физиологические функции у всех позвоночных животных. Она постоянно увлажняет роговицу, доставляет кислород к тканям глаза и защищает слизистую оболочку от...

Как подобрать сплит-систему по площади, BTU и высоких потолках: инструкция, которая избавит от типичных ошибок

Как подобрать кондиционер, чтобы не мёрзнуть и не потеть? Рассказываю про формулу 1 кВт на 10 м², BTU, солнечную сторону, высоту потолков и почему нельзя ставить сплит напротив кровати.

Гигантские изоподы не едят по пять лет: как им это удаётся и при чём здесь бактерии Chlamydiae

Гигантские морские мокрицы живут на глубине и не едят по пять лет. Как они это делают? Огромный желудок, сонный обмен веществ и бактерии-помощники. Без воды и сложных терминов.