Ting du ikke kan se (og hva de sier om hjernen din)

Teknologi

Vi skal omkoble hjernen din. Er du klar?

Jeg vil vise deg noe enkelt sinnet ditt kan gjøre, som illustrerer en fascinerende nye teori om hvordan hjernen fungerer. Først, se på denne logoen til verdensmesterskapet i år.

Ideen med emblemet er åpenbar: Dette er en illustrasjon av et trofé med en abstrakt fotball på toppen. Fargene – grønt, gult og blått – speiler vertslandets flagg.



Vurder nå denne tweeten fra tekstforfatteren Holly Brockwell , som fikk 2400 tusen retweets: 'KAN IKKE USE: Brasil 2014-logoen har blitt kritisert for å 'se ut som en ansiktshåndflate''.

Du vet, en ansiktshåndflate:

Med dette nye signalet – for å se logoen som en ansiktshåndflate – blir den gule delen en arm med hånden presset inn i et grønt hode. Og, som Brockwell indikerte, når du først ser denne andre muligheten, kan du ikke fjerne den.

Folk rapporterer denne typen ting hele tiden, og de bruker denne samme setningen: kan ikke avse . Noen påpeker noe og plutselig dukker det opp en sekundær tolkning av et bilde. Det er noe litt skummelt med denne prosessen, selv når bildene er ufarlige. Vi har et glimt av innsikt og et nytt mønster avsløres som gjemmer seg i verden vi trodde vi kjente. Det overrasker oss. Ah! Det er ikke en vintreet, det er en slange! Det er en LG-logo. NEI – det er Pac-Man!

Men vanligvis har ikke bildet endret seg; bare det vi tenker om det har. Hva foregår her?

Jeg kunne ikke finne noen som studerer det virkelig spesifikke fenomenet jeg ikke kan se bort som jeg snakker om her. Men Villanova psykolog Tom Toppino har studert fenomener som dette i flere tiår. Han sendte meg en kjent bilde fra akademisk litteratur som får med seg hva som skjer med VM-logoen. Jeg skal ikke fortelle deg hva det er ennå, men det er en figur i dette feltet av flekker. (Ikke scroll fremover!)

Ser du den ennå?

Det er en dalmatiner, kamuflert.

'Det er vanskelig å skjelne en dalmatiner som står blant mange svarte flekker spredt på en hvit bakgrunn fordi den delen av bildet som tilsvarer hunden mangler konturer som definerer kantene på hunden, og hundens flekkete tekstur ligner bakgrunnen,' skriver Dartmouth kognitive forskere Peter Tse og Howard Hughes. 'Mange observatører finner ut at de først gjenkjenner en del av hunden, sier hodet, som så gjør hele hundens form tydelig.'

Her skal jeg skissere det (i tilfelle).

Og hvis du noen gang møter dette bildet igjen, vil du umiddelbart se dalmatineren igjen. Det som er interessant er at den visuelle stimulansen (bildet) ikke endres, men når sinnet ditt vet hva slags organisasjon du skal påtvinge, er det åpenbart at dalmatineren er der.

'Når scenen møtes igjen, vil sensoriske signaler igjen identifisere områder med høy informasjon, men denne gangen er forkunnskapen som trengs for å fullføre den perseptuelle handlingen lett tilgjengelig, og den perseptuelle tolkningen oppnås på en måte som virker automatisk og kanskje uunngåelig,' sa Toppino. «En generell lærdom av denne demonstrasjonen er at persepsjon ikke er et resultat av bare å behandle stimulussignaler. Det innebærer også viktig å tilpasse forkunnskaper til dagens situasjon for å skape en meningsfull tolkning.'

Kort sagt: det du vet påvirker det du ser.

En måte psykologer og andre mennesker som studerer hjernen har undersøkt disse spørsmålene, er gjennom bruk av tvetydige figurer. Dette er bilder som det er to fullstendig plausible alternative tolkninger for. Her er en kjent som kan gi deg mareritt:

Hva ser du? Jeg ser først en and, så en kanin. Men i en test, flere så kaninen først . Men det er evnen til å bla frem og tilbake som kommer til meg. Når jeg så kaninen, klarte jeg ikke å se den, selv om jeg av og til kunne tvinge oppfatningen min til å se anda.

Eller prøv dette, kanskje det mest kjente tvetydige bildet av alle.

De fleste ser en ung kvinne, men noen ser en eldre kvinne. Andre ser begge deler. For mitt liv kan jeg ikke tvinge tankene mine til å finne den eldre kvinnen i bildet.

Tilbake på 1960-tallet, en vitenskapsmann ( Gerald Fisher ) viste til og med hvordan man kan utvikle denne typen figurer ved å bruke graderinger av tvetydighet.

Nesten alle ser en fyr i boksen øverst til venstre og nesten alle ser en kvinne i boksen nederst til høyre, men illustrasjonene i midten kan gå begge veier.

Andre bilder kalles 'reversible'. Dette er bilder som veksler mellom stater. Du ser en ting, ser bort, så ser du tilbake og ser en annen. Mange av disse faller inn under kategorien optisk illusjon, og psykologer liker å manipulere forholdene som den ene eller den andre vil dukke opp under.

De har utviklet massevis av disse verktøyene for å undersøke forskjellige områder av persepsjonsmekanikken.

«Jeg tror man kan beskrive kan ikke- unse Fenomenet som følger: Når du tolker visuell stimulus på en bestemt måte, vil du fortsette å tolke det på samme måte nå og neste gang du møter stimulansen, sa Toppino. 'Tvetydige tall involverer absolutt noen av de samme prosessene.'

Før vi kommer inn på mekanikken til disse prosessene, la oss gå et minutt tilbake og snakke om en aktuell hypotese om måten den visuelle behandlingen fungerer på. Vi har en tendens til å tenke på øynene som sensorer, som en CCD i et kamera. Lys faller på netthinneceller og de formidler den informasjonen 'opp' til hjernen, som viser oss et sanntidsbilde av miljøet vårt.

Selvfølgelig er hjernen mye mer kompleks enn dette. Når forskere ser på den visuelle cortex, finner de distinkte lag som fungerer i et grovt hierarki. Hvert lag håndterer et visst nivå av kompleksitet. Så det mest grunnleggende kan ganske enkelt behandle linjer i en viss vinkel. Her ser vi en kjent illustrasjon av nobelprisvinnere David Hubel og Torsten Wiesel av nevrale registreringer i V1, regionen som mottar input mest direkte fra netthinnen, gjennom to områder av thalamus kjent som den laterale geniculate nucleus, eller LGN.

Den skildrer opptak fra nevroner som reagerer sterkest på diagonale linjer som går gjennom deres mottakelige felt, som er representert som den stiplede boksen. Diagonal linje: kraftig skyting. Horisontal linje: ikke så mye.

Nevronene i det neste laget kan reagere mest intenst på et enkelt mønster, eller tetthet av linjer. Gjennom cortex øker kompleksiteten, men mekanismene forblir de samme: nevroner er innstilt til visse fenomener, enten det er en linje med en bestemt orientering eller et ansikt. en

Mye av dette har vært kjent i flere tiår. to Men det er her vitenskapen har blitt veldig interessant de siste fem eller ti årene. Når nevrovitenskapsmenn ser på forbindelsene mellom cellene, ser de ikke bare informasjon som passerer opp i kompleksitetskjeden. Det går informasjon ned fra neocortex sine høyere nivåer til de lavere.

'For hvert akson som kommer fra netthinnen og inn i thalamus før det kommer inn i vår 'bevissthet' i den primære visuelle cortex, sender den primære visuelle cortex minst dobbelt så mange aksoner tilbake til thalamus for å modulere råsignalet,' forklarte nevroforsker ved UC San Diego. Bradley Voytek . 3

Hvorfor er det viktig? «Barken vår endrer allerede den rå visuelle informasjonen før den informasjonen kommer inn i vår bevissthet,» konkluderte Voytek.

Du ser ikke bare det som faktisk ligger foran deg; du ser hva hjernen din forteller deg er der.

Nærmere bestemt sender cortex en kaskade av spådommer om hva som bør sees på alle de forskjellige lagene av kompleksitet. Så det som reiser tilbake opp fra øynene er ikke rå bilder av miljøet, men hvordan verden avviker fra hva hjernen forventer.

Det er ikke det at den virkelige verden ikke eksisterer, men mer at vi opplever den som en hybrid virkelighet.

I følge filosofen Andy Clark fra University of Edinburgh mesterlig 2013 sammendrag av tilstanden til kognitiv vitenskap , denne nye ideen om hjernen kalles den 'toveis hierarkiske nettverksmodellen'. Det gjelder at hvert nivå i hjernen er engasjert i å lage spådommer, så forventningen om å se et hus strømmer ned gjennom cortex til øynene, som da er mer sannsynlig å oppfatte et skrånende tak i stedet for noe annet. Men hvis noe er galt med spådommen, blir den informasjonen overført og hjernen prøver å finne et bedre organisatorisk paradigme for den visuelle input. Kunnskap mater persepsjon og tilbake igjen. Det er løkker overalt som styrker og svekkes etter hvor godt de ser ut til å reflektere den ytre virkeligheten.

Nå ser du kanskje hvorfor facepalm-trikset fungerer: hvis du vet å se etter en hånd, der Det er.

Kognitiv forsker ved University of Sheffield Tom Stafford liker å vise folk dette bildet i samtaler. Han 'advarer publikum om at [han] er i ferd med å 'omkoble hjernen deres''.

Så sier han: 'Det er en frosk.'

I det øyeblikket hopper frosken ut på folk flest, og de vil finne det lett å se frosken fra da av. De kan ikke se det. Og selv om han tuller med hjernens ledninger – spiller av medietropen/tripen som denne eller den tingen omkobler hjernen – tar han ikke feil. Et sted i neocortexen din, påvirker den prediktive modellen som vet hvordan en frosk ser ut kaskaden av neuronal aktivitet, og gjør sirkler til øyne og en bue til en munn. Hvis du fortsatt ikke kan se ham, her er den originale gråtonen:

Så når Holly Brockwell forteller oss at hun ikke kan se ansiktshåndflaten i VM-logoen, kobler hun bokstavelig talt på hjernen din.

Som Richard Shearwood her:

Og denne, herregud, denne er et flott eksempel på noen som retter din bevisste oppmerksomhet mot en tidligere ubemerket alternativ bildetolkning.

Disse dumme bildene forteller oss noe viktig om måten vi er på. Shakespeare var inne på noe med sin e-postsignatur-berømte linje, levert av Hamlet, 'for det er ingenting verken bra eller dårlig, men tenkning gjør det slik.'

Kognitive forskere har andre måter å si det på. Her er et par: 'Sansestimulering kan være den mindre oppgaven til cortex, mens dens hovedoppgave er å ... forutsi kommende stimulering så nøyaktig som mulig,' skriver Lars Muckli og kolleger ved University of Glasgow .

Eller Karsten Rauss ved Universitetet i Tübingen i Tyskland og samarbeidspartnere : 'Nevrale signaler er mindre relatert til en stimulus i seg selv enn til dens kongruens med interne mål og spådommer, beregnet på grunnlag av tidligere input til systemet.'

For å parafrasere dem alle: Det er ikke det at den virkelige verden ikke eksisterer, men mer at vi opplever den som en hybrid virkelighet: våre top-down kategorier og fantasi av verden og vår nedenfra og opp sanseopplevelse av verden blander seg sømløst inn i opplevelsen av å gå ute i solskinnet eller se en fugl på en ledning eller spise en østers eller å se Jesus i en tortilla .

'Alt dette gjør grensen mellom persepsjon og erkjennelse uklar, kanskje til og med forsvinnende,' er konklusjonen som filosofen Clark trekker.

Så neste gang noen twitrer et bilde de ikke kan se, vet at hjernen din aldri vil bli den samme.

en. Dette er en svært forenklet beretning, selvfølgelig: Palm-medgründer og nevrovitenskap-elsker Jeff Hawkins har skrevet en populær beretning i boklengde kalt Om etterretning .

to. Takk til nevrovitenskapsmannen og maskinlæringseksperten Beau Cronin for hans veiledning gjennom litteraturen.

3. Voytek publiserte en fascinerende artikkel om den 'hypotetiske nevrovitenskapen' til innbyggerne i Kina Mievilles roman Byen og Byen , der to byer eksisterer side om side og ignorerer hverandres eksistens.