如何解释这张「永远追不到的黑点」图？ 第1页

这种视错觉现象叫做

，是栅格错觉的一种。

*左为栅格错觉，右为火花错觉。二者的区别在于交叉点的小圆圈

然而近年来的研究发现，只要对它们稍作变换，效果就很不一样。

比如将色块与线条的亮度调整至相同，错觉就会消失：

色块与线条反色，形成的错觉斑点也会反色：

将色块轮廓波浪线化，错觉彻底消失：

如果将线条涂色，那么深色与浅色线条的相对位置会影响错觉的形成：

很显然，深色线条在上则错觉效果加深，浅色线条在上则错觉效果减弱。

甚至只是单纯地把整个栅格旋转45度，错觉效果也会大大减弱：

这一切的一切，到底是人性的扭曲，还是道德的沦丧？欢迎收看本期《走近科学》。

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传统意义上的解释是

。这是一种发生在视网膜上的生理现象。视觉细胞在向它们的“上司”双极细胞和节细胞汇报视觉信号时，会同时激活水平细胞，而水平细胞的活动会抑制相邻的双极细胞。这就导致相邻的细胞中，活动强的会掩蔽活动弱的发出的信号，从而产生错觉。

具体到火花错觉中，就是在余光能扫到的部分，黑色的色块引起了视觉细胞更强的活动，掩蔽了白色交叉点的信号，让人认为那里有一个斑点。视觉中央的白色交叉点不会产生这一现象，是因为中央凹属于“直辖市”，每个视锥细胞直接对接一个双极细胞，信号不会乱窜。

然而这种说法不能解释上面那些“变异”的栅格。因为按照侧抑制原理，不管栅格如何变化都应该有侧抑制产生，但显然并非如此。

随着视觉的神经机制被逐步揭示，学界也提出了相应的错觉理论作为补充。它叫做S1简单细胞理论，认为大脑皮层参与了视错觉的发生：

视觉信号被节细胞接收，通过视神经传递到外侧膝状体，再到视觉皮层。人类的视觉皮层包括纹状皮层和纹外皮层，视觉信息经纹状皮层处理后再分发至各纹外皮层，完成对视觉信息的识别。我们要讨论的简单细胞就在这里。

目前可公开的情报：

1. 简单细胞位于纹状皮层，用于判断线段朝向；
   
2. 每一个细胞只会被特定方向的线段激活；
   
3. 能被竖直和水平线条激活的细胞数量最多；
   
4. 简单细胞又有ON细胞和OFF细胞两类，ON细胞被亮线条激活，OFF细胞被暗线条激活；
   
5. 简单细胞接收一块或多块区域的视觉信号，其中只有一个子域的简单细胞就是我们的主角——S1简单细胞，大约占简单细胞总数的27%；
   
6. 一个子域的范围大约是0.2度，接收12-13个视锥细胞的信息。
   

那么S1简单细胞是如何产生错觉的呢？

位置1中，ON和OFF细胞的唤醒强度相同，而在位置2、3中由于没有边，那里的细胞激活水平很低，与位置1中的细胞形成鲜明对比，导致我们认为交叉处有一片斑点。

而S1简单细胞理论亦可以解释稍作修改的栅格错觉：

1.

深色线条在上时，位置2、3处的颜色变深，亮度下降，激活水平变得更低，因此错觉加强；

而当白色线条在上时，亮度的提高以及亮边的存在使得位置2处的ON S1简单细胞被强烈激活，抵消了本处OFF细胞及位置3处ON、OFF细胞活动的减弱，拉高了整体活动水平，因此错觉减弱。

2.

由于色块和线条的亮度是相同的，ON、OFF细胞的激活水平一致，自然不存在错觉。

3.

由于简单细胞只针对特定朝向的线段，所以当色块的轮廓变为波浪线时，简单细胞的激活水平被极大削弱，错觉消失。

4.

这就更好解释了，由于感应竖直和水平方向的简单细胞数量最多，因此旋转栅格后，对应方向的简单细胞数量下降，错觉自然减弱。

虽然S1简单细胞理论只是一种理论，是否正确仍有待进一步验证，但它回答了侧抑制理论无法解释的问题，传统的教科书在这方面已经落后了。也许当神经科学有更进一步的发展，我们可以更清楚、更深入地破解错觉现象。

参考文献：

1. Schiller, P. H., & Carvey, C. E. (2005). The Hermann grid illusion revisited.Perception, (34), 1375-97.
   
2. Geier, J., Bernáth, L., Hudák, M., & Séra, L. (2008). Straightness as the main factor of the Hermann grid illusion. Perception, 37(5), 651.