(Vaclav Hykes/EyeEm/Getty Images) Manchmal spielen uns unsere Augen einen Streich, und manchmal spielen wir ihnen einen Streich. Optische Täuschungen faszinieren Neurowissenschaftler seit Jahrzehnten, aber diese falschen Botschaften bestehen wahrscheinlich schon viel länger, als wir sie untersucht haben.
Neue Forschungsergebnisse haben ergeben, dass sich die Augen von Fruchtfliegen genauso leicht durch statische visuelle Muster mit hohem Kontrast täuschen lassen und Bewegungen sehen, wo keine sind.
Für ein Wirbelloses mit Facettenaugen (die aus der Nähe betrachtet wie eine optische Täuschung aussehen) ist das eine bemerkenswerte Ähnlichkeit, und sie besteht auch nach Millionen von Jahren unterschiedlicher Evolution.
Nahaufnahme eines Fruchtfliegenauges. (Callista Images/Bildquellen/Getty Images)
„Der letzte gemeinsame Vorfahre von Fliegen und Menschen lebte vor einer halben Milliarde Jahren, aber die beiden Arten haben ähnliche Strategien zur Bewegungswahrnehmung entwickelt.“ sagt Neurowissenschaftler Damon Clark von der Yale University.
„Das Verständnis dieser gemeinsamen Strategien kann uns helfen, das menschliche visuelle System besser zu verstehen.“
Durch die Kombination von Verhaltensmessungen, genetischer Stummschaltung und neuronaler Bildgebung kam das Team zu dem Schluss, dass Fruchtfliegen ( Drosophila melanogaster ), wie Wirbeltiere, nehmen illusorische Bewegungen in stationären Bildern wahr, weil sie über dieselben grundlegenden Schaltkreise im Gehirn verfügen wie wir – unsere sind nur komplexer.
Traditionell wurde angenommen, dass Fliegenaugen und menschliche Augen in der Evolution recht unterschiedlich entstanden seien, aber neueren genetischen Ursprungs Forschung hat bei allen Tierstämmen die gleiche genetische Basis für das Auge gefunden.
Später argumentierten einige Wissenschaftler, dass es ursprünglich nur ein Auge gab, das sich dann über Millionen und Abermillionen von Jahren in verschiedene Formen verzweigte.
Und die Ähnlichkeiten sind immer noch deutlich zu erkennen. Vorherige Forschung zu optischen Täuschungen hat gezeigt Nichtmenschliche Primaten , Katzen , Und F ich Sch können alle dazu verleitet werden, Bewegung zu sehen, wo keine ist. Aber es wurde noch nie bei einer Kreatur gezeigt, die evolutionär so weit von uns entfernt war wie der Fruchtfliege.
Das ist schade, denn Fruchtfliegen haben kleine Gehirne, die es Wissenschaftlern ermöglichen, die Aktivität von Neuronen genau zu untersuchen.
„Es war spannend herauszufinden, dass Fliegen Bewegungen in statischen Bildern genauso wahrnehmen wie wir“, sagt Clark.
Vor allem, weil es uns einen Einblick in das gibt, was in unserem eigenen Gehirn vorgeht. Niemand ist sich wirklich sicher, was es mit optischen Täuschungen auf sich hat, die die vernünftigsten Teile unseres Gehirns außer Kraft setzen.
Manche Beweis deutet darauf hin, dass wir in diesen statischen Bildern Bewegung sehen, weil die Bilder im Allgemeinen einen höheren Kontrast haben, den unser Gehirn schneller verarbeitet und dem Gehirn Daten in einer Reihenfolge präsentiert, die eine Illusion von Bewegung erzeugt (Schwarz → Dunkelgrau → Weiß → Hellgrau → Schwarz). .
Andere Beweis führt den Effekt auf die kleinen, unwillkürlichen Bewegungen unserer Augen zurück, wenn sie etwas untersuchen. Beides könnte durchaus gleichzeitig wahr sein.
Weil wir bereits so viel darüber wissen Drosophila Mithilfe der neuronalen Bildgebung konnten die Forscher die Fruchtfliegen auf die Probe stellen und anschließend die Ergebnisse nachvollziehen.
Wenn die Fruchtfliegen in der Nähe eines stationären Bildes mit illusorischer Bewegung flogen, wie im folgenden, drehten sie sich dem Bild zu, was darauf hindeutet, dass sie eine anhaltende Bewegung wahrnahmen.
(Illustration: A. Kitaoka; Illustration von R. Tanaka)
Im Gehirn der Fruchtfliege wird Bewegung zunächst von den richtungsselektiven Neuronen T4 und T5 erkannt, die auf scharfe Kontrastkanten reagieren.
Als die Autoren diese elementaren Bewegungsdetektorneuronen abschafften, verschwand die Illusion von Bewegung.
Weitere neuronale Bildgebung ergab, dass T4 und T5 in entgegengesetzte Richtungen arbeiteten. Durch das Ausschalten nur eines dieser Neuronen bewirkten die Autoren, dass sich die Fruchtfliegen in die entgegengesetzte Richtung drehten, als sie es getan hätten, wenn beide Neuronen aktiv gewesen wären.
Dies deutet darauf hin, dass es ein kleines Ungleichgewicht zwischen diesen Bewegungsmeldern und der Art und Weise gibt, wie die Fliegen auf den Reiz reagieren oder nicht.
„Als wir menschliche Beobachter an die Bewegung heller oder dunkler Kanten angepasst haben“, so die Autoren erklären „Wir könnten auch die Größe und Richtung ihrer Wahrnehmungen manipulieren, was darauf hindeutet, dass dieser Illusion auch beim Menschen ähnliche Mechanismen wie bei der Fliege zugrunde liegen könnten.“
Deshalb, so argumentieren sie, gibt es etwas in der Architektur unseres Gehirns, das diese Bewegungsillusion antreibt, und dies könnte erklären, warum hoher Kontrast und Mikrobewegungen des Auges in bestimmte Richtungen ebenfalls zu Übeltätern dieser Illusion geworden sind.
Die Studie wurde veröffentlicht in PNAS .