The Illusion of Motion: Why Stationary Objects Sometimes Appear to Move
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欢迎来到Mind Theory播客，我们将在这里解开人类思维的奥秘以及我们感知世界的科学原理。在本期节目中，我们将深入探讨运动错觉这一引人入胜的现象——为什么你的大脑有时会将静止的物体解释为运动的，以及这揭示了视觉感知的复杂性。我们将借鉴神经科学研究和运动感知理论，探讨：大脑中处理运动的关键参与者，包括V1和MT等区域，以及它们如何处理方向和速度。视觉系统如何整合来自眼球运动和前庭系统的的信息，以区分自我运动和物体运动。相关放电模型，解释大脑如何结合运动和感觉信号来创建对运动的准确感知。运动错觉的例子，从经典的“旋转蛇”错觉到为什么汽车轮子有时看起来向后旋转。了解运动感知如何帮助虚拟现实、神经科学甚至体育竞技等领域。本期节目将改变你对大脑如何处理运动以及它每天对你耍的令人惊讶的把戏的看法。关键词：运动错觉，视觉感知，脑科学，运动处理，相关放电，V1和MT，自我运动，感觉整合，神经科学，感知科学如有任何疑问、合作意向或想分享您的想法，请联系Randall Chesnutt，邮箱地址为[email protected]。🎙️ 在Spotify、Apple Podcasts或您最喜爱的流媒体平台上订阅Mind Theory播客。别忘了留下评论，并将本期节目分享给任何对感知科学以及我们的大脑如何解释运动感兴趣的人！             </context> <raw_text>0 你有没有看过篮球旋转、汽车飞驰而过，然后想过，你的大脑究竟是如何理解所有这些运动的？是的。

是的，这太不可思议了，不是吗？今天我们将深入探讨视觉运动感知的世界。好的，很酷。我们这里有一些斯坦福大学心理学课程的讲义。哦，哇。我们将分解我们的大脑如何处理运动，为什么它如此重要，也许还会顺便介绍一些令人难以置信的错觉。听起来很有趣。我参加。这些笔记首先指出，我们的视觉系统实际上并没有直接看到运动。哦，真的吗？它必须，比如，推断出来。嗯。

我不是神经科学家，但这对我来说听起来有点违反直觉。是的，我的意思是，你会认为我们只是看到东西在动，就是这样，对吧？对。但实际上比这复杂得多。所以基本上，我们的眼睛不断地吸收光线，而这些光线的模式随着事物的移动而变化。好的。你的大脑利用你视网膜上的这些变化来对正在移动的东西以及如何移动做出有根据的猜测。

所以我们的大脑就像侦探一样，将这些变化的光线模式的线索拼凑起来，以解开运动之谜。没错。而且大多数情况下，它都能神奇地奏效。但有时这些推论会导致一些非常奇特的错觉。好的，就像这些笔记中提到的没有运动的运动错觉。对。有一个看起来在移动的图形，但它实际上从未移动过。是不是很疯狂？

是的。这到底是怎么运作的？这是我们的大脑如何被欺骗的一个很好的例子。所以你的视觉皮层中有一些叫做方向选择神经元的东西，它们被连接起来以响应特定方向移动的边缘或线条。就像微小的运动探测器，每个都调整到特定方向。没错。

因此，在这个错觉中，形状的排列方式会产生一种激活这些神经元的灯光模式。它让我们认为我们看到了运动，即使实际上没有任何东西改变位置。所以即使我们的眼睛告诉我们一件事……

我们的大脑可以产生完全不同的感知。这就像一个视觉短路，让我们看到实际上不存在的东西。太疯狂了。而且不仅仅是静态图像，对吧？是的。你还有像经典的瀑布错觉或运动后效这样的东西。听说过吗？哦，是的。你盯着瀑布看一会儿，然后你看着静止的东西，它看起来像是在向上移动。太奇怪了。感觉我的大脑在耍我。我总是想知道我的眼睛是不是出了问题。

不，不，一点也不。这完全正常，它显示了我们的大脑是多么适应性强。所以发生的事情是，检测向下运动的神经元在你盯着瀑布看了一会儿后会感到疲劳。它们基本上就像，“好吧，我们已经看到了足够的向下运动了。”是的，没错。然后当你看着静止的东西……

那些向下运动的神经元正在休息。而那些检测向上运动的神经元相对更活跃。这就是产生向上运动错觉的原因。所以我们的大脑会根据它们所看到的东西不断地重新校准。一直都在。它让你意识到我们所看到的并不总是现实的准确反映。当然。我们的大脑一直在努力理解世界。

有时它们会走捷径或做出假设，这会导致这些令人着迷的感知怪癖。除了错觉之外，这些笔记说运动感知对生存至关重要。哦，是的。完全正确。不仅仅是酷炫的视觉技巧。它对我们做的许多事情都是必不可少的。例如，注意力。好的。就像任何突然的运动都会立即吸引我们的注意力，对吧？对。可能是捕食者或汽车突然转向你的车道。这就像一个内置的警报系统。没错。没错。

但这不仅仅是避免危险。运动还有助于我们将物体与其背景区分开来。想象一下猎豹在稀树草原上追逐猎物。正是猎豹的运动帮助我们看到它与草地的对比，并理解发生了什么。因此，运动通过突出重要内容来帮助我们理解繁忙的视觉场景。

深度感知呢？运动也在其中发挥作用吗？绝对的。笔记中有一个很酷的演示，使用了两个透明的点状纸。当它们都静止不动时，它看起来只是一堆随机的点。对。但是当你移动一张纸时，突然出现了一个形状。

哇。这是因为运动给了我们深度信息。所以我们的大脑正在利用运动来创建对世界的三维理解。没错。这与使电影如此身临其境，尤其是在那些巨大的IMAX屏幕上，的原理相同。这是真的。我一直想知道他们是如何使这些特效看起来如此真实的。这完全是关于理解我们的大脑如何处理运动和深度。太酷了。说到理解……

让我们谈谈运动如何帮助我们识别事物。运动实际上能帮助我们识别我们看到的东西吗？你有没有看过那些点光步行者视频？你是说那些只有许多移动的点，但你可以立即分辨出那是人走路的视频吗？没错。这些是完美地展示了我们的大脑对生物运动有多敏感的例子。我们只需几个移动的点就能识别出人类的运动。

令人难以置信的是，我们的大脑可以从如此有限的信息中提取多少意义。确实如此。它突出了运动对于物体识别的重要性。好的。不仅仅是形状和颜色。它也关乎事物如何移动。所以我们的大脑一直在分析运动，以帮助我们了解周围环境，识别物体，并以3D体验世界。差不多就是这样。太神奇了。是的。

为了使事情更加复杂，我们的大脑实际上必须处理两种类型的运动。两种类型。好的。你需要帮我分解一下。是的。我一直喜欢保持简单。没问题。所以你有物体运动，这是

非常直接的。好的。当世界上某物正在移动时，就像我们刚才谈到的那个奇多或一辆正在行驶的汽车。好的。是的，这说得通。然后你有观察者运动。观察者运动。是的。那就是我们正在移动的时候。例如，想象一下你坐在火车上看着风景飞驰而过。嗯。

那是观察者运动。好的，如果我走在街上，那就是观察者运动。但是如果一只鸟飞过我身边，那就是物体运动。没错。我们的大脑需要能够区分这两者才能理解正在发生的事情。否则，我们会感觉自己一直在坐过山车。嗯哼，是的。这就是光流的用武之地。光流，好的。

这听起来很技术性。它基本上是世界上运动的视觉表示。你能举个例子吗？当然。就像当你开车行驶在路上，路上的线条似乎向远处的一个点流过你一样，那就是光流。所以它就像我们大脑的视觉速度计。有点像。它帮助我们判断速度和方向，导航周围环境，甚至预测接下来会发生什么。哇。这真的很酷。

这些笔记提到了一个名叫J.J. 吉布森的研究人员，他非常热衷于光流。他对光流有什么看法？吉布森是一个非常有趣的人。他认为我们的视觉系统可以使用光流来完美地计算出运动和深度。是的。他认为我们准确感知世界所需的所有信息都已存在于那些变化的光线模式中。但是等等，我们的感知并不总是完美的，对吧？对。就像光学错觉一样？是的，说得对。

事实证明，吉布森有点过于乐观了。好的。所以光流给了我们很多信息，但是有一些叫做距离速度模糊的东西有时会让我们搞砸。距离速度模糊。是的，基本上，一个靠近你的小物体缓慢移动

会在你的视网膜上产生与远处一个快速移动的大物体相同的运动模式。我明白了。所以你的大脑必须决定它是什么。这就是为什么我们的汽车需要速度计的原因，我想。没错。我们更擅长判断相对速度和距离，例如一辆汽车相对于另一辆汽车的速度有多快。好的，所以光流很强大，但它也有其局限性。对。现在，我想知道所有这些处理过程是如何在大脑中发生的。

大脑中是否有专门处理运动感知的特定部位？哦，是的，有。这些笔记谈到了关于这方面的一些引人入胜的研究。有一个叫做功能特化假说的想法。好的。它基本上说，不同的脑区处理视觉运动的不同部分。所以就像团队合作一样。没错。

没错。就像一个协调良好的团队，每个成员都有特殊的角色。好的。那么在这个运动处理团队中的关键参与者是谁？首先，你有V1，它是主要视觉皮层。把它想象成大脑中所有视觉信息的入口点。

好的，所以V1就像欢迎中心一样，迎接所有传入的视觉信息。没错。在V1中，我们发现了我们刚才谈到的那些方向选择神经元。哦，对了。那些对特定方向移动的边缘和线条做出反应的神经元。所以V1正在为运动处理奠定基础。然后会发生什么？从那里开始，事情变得更加专业化。

接下来，我们有MT区域，也称为V5。MT或V5。好的。MT完全是关于速度的。它获取来自V1的基本运动信号，并计算出物体移动的速度和方向。没错。每个MT神经元都有它最强烈响应的首选速度和方向。嗯。有趣。它们帮助我们处理比简单的边缘和线条更复杂的运动模式。好的。所以V1。

所以V1检测基本运动，而MT则添加速度和方向。还涉及哪些区域？好吧，就在MT旁边，你有MST。MST。它代表内侧颞上区。哇。这很难说。嗯哼。是的。那么MST做什么？MST神经元具有更大的感受野。好的。这意味着它们从视觉场的更广阔区域获取信息。所以他们看到了更大的画面。对。

没错。它们甚至对更复杂的运动类型做出反应，例如膨胀-收缩旋转。哇。它们帮助我们理解物体是如何相对于彼此以及相对于我们移动的。所以它就像一个从简单到复杂的运动处理层次结构。

是的，你可以这么说。每个区域都建立在之前区域的信息之上。对。生物运动呢？是否有专门针对它的区域？是的。这就是STS的用武之地。颞上沟。STS，好的。STS完全是关于识别和理解生物体的运动。所以STS是帮助我们理解那些点光步行者视频并从远处识别朋友的步态的东西。没错。这是一个科学家仍在研究的非常酷的大脑区域。

这一切都太迷人了。但我有一个很大的问题。是的。大脑如何知道什么东西实际上在移动？你的意思是？是我们自己在动，还是我们周围的世界在动？对。我们如何将我们自己的运动与其他所有事物的运动区分开来？

是的。这确实是一个很难思考的问题。就像我们看到的一切都在移动一样，我们怎么知道是因为我们在动，还是因为我们周围的东西在动？对。大脑能够弄清楚这一点，这真是令人印象深刻。它不仅仅使用我们的眼睛来做到这一点。哦，好的。有趣。那么它还使用什么？好吧，我们的大脑将视觉信息与我们身体其他部位的信号结合起来。比如什么？

例如，我们的平衡感。好的，是的，这说得通。我们的前庭系统，位于我们的内耳，它告诉我们我们的头部和身体是如何在空间中移动的。所以如果我们正在旋转，我们的前庭系统基本上是在告诉我们的大脑，“嘿，是你自己在旋转，而不是房间。”没错。但是当我们移动眼睛时呢？哦，是的，说得对。就像我看着一只鸟飞过天空一样，我的眼睛在动，但整个世界看起来不像是在旋转。对。这让我们想到了难题的另一块。

眼球运动信号。好的。每当我们移动眼睛时，我们的大脑都会将这些运动指令的副本发送到处理视觉的大脑部分。所以这就像我们的大脑正在记录我们的眼球运动。没错。这叫做相关放电。相关放电。好的。通过将该副本与我们的眼睛实际看到的进行比较，我们的大脑可以弄清楚什么东西真的在移动。所以我的眼睛正在跟随一个移动的物体。我的大脑知道是物体在移动，而不是我。对。

但是如果我的眼睛仍然向上，并且有什么东西在我的视野中移动，那么我的大脑就知道我没有移动。但是那个物体是。很聪明，对吧？确实如此。这就像一个区分我们自己的运动与其他所有事物运动的系统。是的。

想尝试一个小实验看看这是如何运作的吗？当然。我一直喜欢脑筋急转弯。我该怎么做？轻轻地按压你一只眼睛的侧面。哇。一切都像移动了一样。对。你正在体验的是你所看到的和你刚才谈到的相关放电之间的冲突。嗯。所以你实际上并没有移动你的眼睛。对。但是通过按压它，你向你的大脑发送信号，就好像你正在移动一样。这是真的。

这太令人兴奋了。就像我在愚弄我自己的大脑一样。没错。这个演示完美地说明了相关放电模型，它解释了我们的大脑是如何计算出自我运动与物体运动的。哇，整个对话都令人难以置信。我从未意识到我们的大脑为了感知运动而做了多少事情。

太不可思议了，不是吗？是的。来自我们的眼睛、内耳，甚至我们自己眼球运动的信号都在一起工作。这就像神经活动的交响乐，只是为了理解一个运动的世界。我们开始深入探讨我们的大脑如何推断运动。

错觉如何欺骗我们以及运动感知为什么对生存如此重要。对。我们甚至了解了光流以及我们的大脑如何利用它来理解我们周围的世界。我们所涵盖的范围令人惊叹。是的。但我感觉我们只是触及了表面。嗯哼。总有更多的东西需要探索。这是真的。我认为最大的收获是运动感知不仅仅是被动地获取信息。是的。它关乎主动解释和整合所有这些不同的信号。

我们的大脑一直在努力理解一个运动的世界。绝对正确。所以下次你看到篮球旋转或鸟儿飞过天空时，花点时间欣赏你大脑中发生的所有令人惊叹的事情，让你体验到这一点。是的。当你想到它的时候，它真的很不可思议。确实如此。说到这里，我们留给你一个最后的思考。我们谈到了我们如何感知真实的运动。

但是虚幻的运动呢？例如，电影制作人和动画师是如何在屏幕上创造那些运动错觉的？我们的大脑又是如何理解的呢？这是值得思考的事情。绝对正确。直到下次，继续探索你自身感知的奇迹。