Оптические иллюзии: когда мозг видит не то, что глаза

«Ольга Игоревна, у меня что-то с головой или с глазами. Я вчера в интернете увидел картинку, там серые квадратики на шахматной доске. Так вот, я точно видел, что они разного цвета! А потом мне показали, что они одинаковые. Я полчаса смотрел, сравнивал — не мог поверить. Это со мной что-то не так? Или вот эти круги, которые крутятся, хотя картинка — просто jpg. У меня аж голова закружилась. Это не признак какой-то болезни?»

Примерно такие вопросы я слышу от пациентов, которые наткнулись на очередную оптическую иллюзию, ставшую хитом в сети. Страх понятен: если мои глаза и мозг меня так обманывают на ровном месте, то что же будет дальше? Можно ли им вообще доверять?

Давайте разберёмся спокойно. Видеть иллюзии — это нормально. Более того, это доказывает, что ваш мозг работает именно так, как и должен.

Почему вообще существуют иллюзии? Это не поломка в глазах?

Нет, это не поломка. Это особенность работы нашей зрительной системы.

Главное, что нужно понять: наш мозг — не фотоаппарат, который пассивно записывает то, что попадает в «объектив»-глаз⁹. Мозг — это скорее режиссёр монтажа, который из сотен часов необработанного материала (сигналов от сетчатки) должен за доли секунды собрать понятный и логичный фильм о том, что происходит вокруг.

Глаза дают ему лишь плоскую, двухмерную, перевёрнутую картинку, полную слепых зон, подрагивающую от постоянных микродвижений глаз⁴. А мозгу нужно из этого сырья построить стабильный, трёхмерный, осмысленный мир, в котором можно ходить, брать предметы и не натыкаться на углы.

Чтобы решить эту задачу, мозг использует множество «упрощений», правил и предположений, основанных на всём нашем предыдущем опыте. Например: «свет обычно падает сверху», «объекты, отбрасывающие тень, объёмные», «предметы вдалеке кажутся меньше и бледнее», «цвет объекта постоянен, даже если меняется освещение».

Именно последнее правило и «взламывает» знаменитая иллюзия с шахматной доской и тенью. Мозг видит, что один серый квадрат находится в тени от цилиндра. Он знает из опыта, что объекты в тени на самом деле светлее, чем кажутся. И он автоматически «высветляет» этот квадрат в нашем восприятии, чтобы показать нам его «истинный» цвет. В итоге физически одинаковые по яркости серые клетки кажутся нам совершенно разными.

Оптические иллюзии — это как раз те случаи, когда художники или учёные создают такую картинку, которая «взламывает» эти правила. Мозг пытается применить к ней свои привычные шаблоны, а они не срабатывают. Возникает конфликт, который мы и воспринимаем как иллюзию⁹.

Представьте, что вы редактор новостей. Вам приносят сырой видеоматериал с места событий. Ваша задача — быстро смонтировать из него понятный сюжет. Вы вырезаете дрожание камеры, склеиваете удачные дубли, накладываете звук. В 99% случаев получается правдивый репортаж. Но если вам подсунуть специально снятый ролик, где всё подстроено так, чтобы обмануть ваши приёмы монтажа, вы можете случайно собрать из него ложный сюжет. Оптическая иллюзия — это и есть такой «специально подготовленный ролик» для вашего мозга.

Картинка движется, хотя она неподвижна. Я схожу с ума?

Самый частый вопрос — про иллюзии движения. Знаменитая «вращающаяся змея» или узор Оучи, где центр как будто скользит относительно краёв⁸. Вы смотрите, а детали изображения плывут и кружатся, хотя вы точно знаете, что это статичная картинка на экране или бумаге.

Вы не сходите с ума. Причина — в микроскопических движениях ваших глаз⁴. Даже когда вы пристально смотрите в одну точку, ваши глаза никогда не замирают полностью. Они совершают крошечные непроизвольные скачки и дрожания — это нужно, чтобы фоторецепторы на сетчатке постоянно получали новую информацию и не «уставали»⁴⁸.

Обычно мозг виртуозно отфильтровывает эти движения и создаёт у нас ощущение стабильного мира. Но некоторые узоры — с определённым контрастом, формой и расположением элементов — сбивают этот фильтр с толку. В иллюзии Оучи, состоящей из прямоугольных шашечек, мозг изо всех сил пытается уловить локальные сигналы движения, которые создают микродвижения глаз⁸. Из-за специфической ориентации этих шашечек мозг не может сложить общую картину и делает неверный вывод: «Кажется, центральный диск движется сам по себе!»⁸.

Это работа особых нейронных путей в зрительной системе, так называемой магноцеллюлярной системы, которая заточена на быструю обработку движения и контраста⁸. Она очень чувствительна, и её можно «обмануть» правильным сочетанием чёрных, белых и серых пятен.

Почему некоторые иллюзии вызывают головокружение и дискомфорт?

«Ольга Игоревна, я не могу на это смотреть! Посмотрела на гифку с летящим тоннелем, и меня чуть не укачало, хотя я сижу на стуле. Это нормально?»

Да, это совершенно нормальная реакция. Такие сильные иллюзии движения могут вызывать лёгкое головокружение, дезориентацию и даже тошноту. Это происходит из-за сенсорного конфликта в вашем мозге.

Смотрите, что получается. Ваши глаза кричат мозгу: «Мы несемся вперед с огромной скоростью!». Вся зрительная кора обрабатывает этот мощный поток сигналов о движении. Но в это же самое время ваш вестибулярный аппарат — орган равновесия во внутреннем ухе — сообщает мозгу совсем другую информацию: «Никакого движения нет. Тело абсолютно неподвижно».

Мозг получает два полностью противоречивых отчёта от двух доверенных систем. Это сбивает его с толку. Он не понимает, кому верить, и этот сбой мы и ощущаем как дискомфорт, похожий на морскую болезнь или укачивание в транспорте. Там ведь происходит то же самое: глаза видят неподвижный салон, а тело чувствует качку.

Если какая-то иллюзия вызывает у вас неприятные ощущения, просто не смотрите на неё. Никакого вреда глазам или мозгу она не нанесёт, но зачем терпеть дискомфорт?

А почему мы все видим их по-разному? Мой друг видит, а я нет

«Ольга Игоревна, мы с мужем смотрели на иллюзию Эббингауза — это где два оранжевых круга, а вокруг одного большие синие, а вокруг другого — маленькие. Муж говорит, что круги одинаковые, а я до сих пор уверена, что тот, что в окружении маленьких, — больше! Кто из нас прав?»

Правы оба. А точнее, так: физически круги одинаковые. Но то, насколько сильно ваш мозг искажает их восприятие из-за контекста (окружающих кругов), — это индивидуальная особенность.

И что самое интересное, недавние исследования показали, что восприимчивость к этой конкретной иллюзии имеет под собой генетическую основу⁶. Да-да, в вашем геноме могут быть варианты, которые делают вас более или менее подверженным этому зрительному обману. Большое геномное исследование выявило несколько генов, связанных с силой восприятия иллюзии Эббингауза⁶.

Так что это не вопрос интеллекта, внимательности или «правильности» зрения. Это просто ещё одна индивидуальная черта, как цвет глаз или форма носа. Кто-то видит иллюзию очень ярко, кто-то — слабо, а кто-то почти не замечает. И всё это — варианты нормы.

А если я вообще не вижу иллюзий? Со мной что-то не так?

Это обратная сторона медали. «Все в интернете спорили про цвет платья, а для меня оно было очевидно сине-чёрным. Или вот эти „вращающиеся змеи“ — сколько ни смотрю, они стоят на месте. Ольга Игоревна, может, у меня мозг как-то не так работает?»

Спешу вас успокоить: не видеть иллюзию так же нормально, как и видеть её. Это не значит, что ваше зрение или мозг «сломаны» или «проще устроены». Наоборот, это может говорить о том, что ваши внутренние зрительные «настройки» в данный момент более устойчивы к этому конкретному обману.

На восприятие влияет множество факторов:

• Генетика, как мы уже выяснили⁶.
• Опыт. Мозг постоянно учится, и то, как он интерпретирует мир, зависит от того, что он видел раньше.
• Усталость и концентрация. Иногда, чтобы иллюзия «сработала», нужно смотреть на неё расслабленно, боковым зрением. А если вы сконцентрированы и пытаетесь «разоблачить» её, эффект может пропасть.
• Индивидуальные особенности нейронных связей. Сила и характер связей между нейронами, отвечающими за ориентацию, контраст и движение, у всех немного разные⁷. Это тоже влияет на то, как вы воспримете, например, иллюзию наклона, когда прямая линия кажется изогнутой из-за фона⁷.

Так что если вы не поддаётесь на какой-то зрительный трюк, который удивляет всех вокруг, — порадуйтесь своей уникальности. С вами всё в полном порядке.

Когда куб на картинке «переключается». Мозг не может определиться?

Вы наверняка видели куб Неккера — каркасную фигуру, которая то одним боком к вам поворачивается, то другим. Или картинку «моя жена и моя тёща», где одновременно можно разглядеть и молодую девушку, и старуху. Это называется мультистабильное восприятие⁵.

Это происходит, когда мозг сталкивается с неоднозначным стимулом — изображением, у которого есть два или больше равноправных толкования⁵. У плоского рисунка куба нет информации о том, какая грань ближе, а какая дальше. Обе интерпретации («эта грань спереди» и «нет, вот эта спереди») одинаково возможны.

Мозг не может удерживать обе версии одновременно. Поэтому он выбирает одну, держится за неё несколько секунд, а потом «переключается» на другую, как бы проверяя альтернативную гипотезу. И так по кругу⁵.

Ещё один яркий пример этого явления — бинокулярное соперничество. Если с помощью специальных очков показать правому глазу одну картинку (например, дом), а левому — совершенно другую (например, лицо), вы не увидите кашу из дома и лица. Ваше сознание будет попеременно видеть то целое лицо, то целый дом. Мозг по очереди подавляет сигнал от одного глаза, чтобы избежать хаоса⁵.

Это настолько фундаментальный механизм обработки информации, что его наблюдают не только у людей, но и у самых разных животных, включая рыб, рептилий и даже насекомых⁵. Для любого живого существа это способ справиться с вечной неопределённостью окружающего мира.

Это как слушать слово, у которого два значения, например, «замо́к». Вы сначала представили строение на горе, а через секунду — устройство в двери. Мозг не может держать в фокусе обе картинки сразу и поочерёдно «проигрывает» их. С кубом Неккера то же самое: у мозга есть две гипотезы о его 3D-форме, и он переключается между ними, не в силах выбрать одну окончательно.

У каждого есть «слепое пятно»? Я им не вижу?

Да, у каждого из нас в глазу есть область, которая абсолютно не видит. Это место выхода зрительного нерва — толстого «кабеля», который соединяет глаз с мозгом. Там, где он крепится к сетчатке, фоторецепторов — палочек и колбочек — просто нет. Это и есть слепое пятно.

«Но почему же я не вижу чёрную дыру в мире?» — спросите вы.

По двум причинам. Во-первых, поля зрения двух глаз перекрываются, и то, что не видит один глаз, прекрасно видит другой. Во-вторых, даже если вы закроете один глаз, мозг совершит маленькое чудо: он «закрасит» дыру, скопировав фон из окружающей области. Он проанализирует текстуру и цвет вокруг слепого пятна и достроит картинку так, чтобы вы ничего не заметили. Это ещё один пример того, как мозг активно конструирует наше зрение, а не просто регистрирует свет.

Хотите найти своё слепое пятно? Это легко сделать с помощью простого теста. Вы можете пройти его прямо здесь, на сайте. Уверяю, вы очень удивитесь, когда крестик или кружок вдруг исчезнет прямо у вас на глазах.

Зачем офтальмологу нужны иллюзии на приёме?

Иллюзии — это не просто забавные картинки из интернета. Это мощный инструмент для исследования зрения, который мы, офтальмологи, используем в ежедневной практике. Иногда с помощью иллюзии можно обнаружить болезнь раньше, чем появятся её явные признаки.

Иллюзия для ранней диагностики глаукомы

Самый яркий пример — это периметрия с технологией удвоения частоты (FDT-периметрия)¹. Звучит сложно, но суть проста. Пациенту показывают на экране особые чёрно-белые полосы, которые быстро мерцают. При определённой скорости мерцания у здорового человека возникает иллюзия, будто полос стало в два раза больше, чем на самом деле.

Оказалось, что за восприятие этой иллюзии отвечают конкретные, очень крупные ганглиозные клетки сетчатки — так называемые M-клетки¹². А именно они страдают одними из первых при глаукоме — хроническом заболевании, которое без лечения ведёт к необратимой потере зрения³.

Получается, что если в какой-то части поля зрения человек перестаёт видеть эту иллюзию, это может быть самым ранним сигналом о начинающейся глаукоме — задолго до того, как он сам заметит какие-либо проблемы или стандартные методы исследования покажут дефекты¹. Это даёт нам драгоценное время, чтобы начать лечение и спасти зрение.

Иллюзия для подбора очков

Даже знакомый многим красно-зелёный (дуохромный) тест, который используется при подборе очков, — это, по сути, игра на особенностях оптики глаза. Из-за физического явления, называемого хроматической аберрацией, лучи разного цвета фокусируются хрусталиком немного в разных точках. Сравнивая, на каком фоне — красном или зелёном — буквы выглядят чётче, я могу точнее подобрать силу линзы для идеальной коррекции.

Проверить, как это работает, можно и дома с помощью нашего теста. Он не заменит подбор очков у врача, но поможет понять сам принцип.

А бывают «плохие» иллюзии, с которыми нужно к врачу?

Это самый важный вопрос. Да, бывают. И здесь критически важно отличать оптическую иллюзию от зрительного симптома (галлюцинации или метаморфопсии).

• Оптическая иллюзия — это искажение восприятия внешнего объекта. Она возникает, когда вы смотрите на конкретную, специально созданную картинку. Отвернулись от картинки — иллюзия пропала. Иллюзию видят (или не видят) многие люди.
• Зрительный симптом — это то, что возникает «внутри» вашей зрительной системы, без внешнего триггера. Этот феномен видите только вы, и он не привязан к конкретному узору на стене.

Вот «красные флаги», которые нельзя игнорировать:

[[тест: amsler]]

[[тест: floaters]]

1. Искажение прямых линий. Если дверной косяк, оконная рама или линии на кафельной плитке вдруг пошли волнами, стали кривыми — это может быть признаком проблем с центром сетчатки, макулой. Срочно к врачу! Для самоконтроля можно использовать сетку Амслера.
2. Вспышки света, «молнии». Особенно в темноте или при закрытых глазах, на периферии поля зрения. Это может сигнализировать о натяжении или разрыве сетчатки.
3. Резкое появление «занавески» или «шторки». Если часть поля зрения внезапно потемнела, как будто её прикрыли тёмной пеленой. Это может быть симптом отслойки сетчатки.
4. Внезапное появление множества новых «мушек», сажи или паутинок. Особенно если они сопровождаются вспышками света. Обычные «мушки», которые плавают с вами годами, — это одно, а «снегопад» из новых — совсем другое.
5. Радужные круги вокруг источников света. Могут быть признаком резкого повышения внутриглазного давления.
6. Выпадение части изображения. Если вы смотрите на лицо человека и не видите его носа, или пропадает часть текста при чтении — это тоже требует немедленной диагностики.

Разница проста: иллюзия — это когда вы смотрите на хитрую картинку и видите обман. Симптом — это когда обманывать начинает сам мир вокруг вас. Не путайте одно с другим.

Что я скажу вам унести домой

1. Видеть оптические иллюзии — нормально. Это не признак болезни глаз или психики. Это доказательство того, что ваш мозг — не пассивный регистратор, а активный творец, который строит для вас картину мира.
2. Ваш мозг постоянно вас «обманывает» во благо. Он достраивает слепые пятна, стабилизирует дрожащую картинку от глаз, превращает плоский сигнал в 3D-мир. Иллюзии — это просто побочный эффект этого сложного и прекрасного процесса.
3. Иллюзии — наши помощники. В офтальмологии мы используем их как тонкий инструмент, чтобы заглянуть в работу зрительной системы и поймать некоторые болезни на самой ранней стадии, когда их ещё можно остановить.
4. Отличайте иллюзию от симптома. Забавные картинки в интернете — это одно. А вот внезапные вспышки, искажение прямых линий, плавающая перед глазом «шторка» или «дождь из сажи» — это совсем другое. Это не «обман зрения», а сигнал SOS от ваших глаз, который нельзя игнорировать. Если заметили что-то подобное — не ждите, запишитесь на приём.