Když oči vidí něco, co neexistuje: Nejlepší optické klamy roku odhalují překvapivé slabiny lidského mozku

Dvě naprosto stejná ozubená kola s osmi zuby se otáčejí stejnou rychlostí a jejich zuby se při pohybu dotýkají. Pokud se člověk soustředí na jedno z nich, druhé, které vnímá pouze periferním viděním, se mu zdá rychlejší. Ve skutečnosti se však obě kola pohybují naprosto stejně.

Tento optický klam byl představen na soutěži Best Illusion of the Year Contest, kterou sponzoruje Muzeum iluzí se sídlem v chorvatském Záhřebu. Jeho síť zahrnuje více než 70 muzeí po celém světě. O nejlepších příspěvcích z několika desítek přihlášených rozhodovala porota složená z vědců, umělců, popularizátorů vědy a předchozích vítězů. O konečném pořadí pak hlasovaly tisíce lidí na internetu.

Kouzla periferního vidění

Iluze nazvaná „Ozubená kola ve stroji“ (Cogs in a Machine), kterou vytvořili Kanaďané Jacky Z. J. Yueh a Joan Danielle K. Ongchoco, ukazuje, že periferní vidění je citlivější na pohyb a rychlost než centrální vidění.

„Rozpoznávání příčinných souvislostí mezi objekty není jen otázkou uvažování. Někdy tyto vztahy dokážeme také přímo vnímat, například když do sebe narazí dva kotouče,“ vysvětlují autoři svůj výtvor.

„Když odvrátíte zrak, bude se vám zdát, že se ozubené kolo otáčí rychleji, než když se na něj díváte přímo,“ říká Susana Martinez-Condeová, neurovědkyně ze SUNY Downstate Health Sciences University v newyorském Brooklynu a jedna ze zakladatelů soutěže.

Iluze je ještě výraznější, pokud se zuby obou kol vzájemně posunou. Při otáčení se pak přímo nedotýkají, ale střídavě do sebe zapadají a proplétají se. Kolo, které sledujeme periferním viděním, se nám v takovém případě zdá ještě rychlejší.

Jde o jednu z deseti iluzí, které se probojovaly do finále letošního ročníku soutěže, která se konala už podvacáté. Martinez-Condeová a její životní i vědecký partner Stephen Macknik, rovněž neurovědec z SUNY Downstate, ji založili s cílem upozornit na mozkové mechanismy, které ovlivňují naše vnímání světa.

Podle neurovědkyně je cílem soutěže představit nové, dosud ne zcela pochopené optické klamy, jejichž fungování vědci zatím nedokážou úplně vysvětlit.

V případě iluze „Ozubená kola ve stroji“ mohou podle Martinez-Condeové hrát roli dva faktory. Prvním je skutečnost, že periferní vidění nám obvykle ukazuje pohybující se objekty jako rychlejší než přímý pohled.

„Naše periferní vidění je citlivější na pohyb díky typu neuronů, které se při něm aktivují,“ vysvětluje Martinez-Condeová. „Neurony zpracovávající informace z centrálního zorného pole jsou naproti tomu obecně citlivější na tvar a podobu objektů než na jejich pohyb.“

Vědkyně také nabídla možné vysvětlení, proč posunutí zubů obou kol optický klam ještě zesiluje. Místo osmi dvojic zubů totiž náš zrakový systém při každé otáčce zpracovává 16 samostatných událostí. Mozek přitom výrazně reaguje na náhlé změny v zorném poli. Vyšší frekvence těchto vizuálních podnětů tak může způsobit, že pohyb vnímáme jako rychlejší.

Proč neurovědci zkoumají optické klamy

Zájem Martinez-Condeové o optické klamy původně vycházel z jejího zájmu o nervové mechanismy, které stojí za naším subjektivním prožíváním světa. Poznání toho, jak mozek zpracovává smyslové informace, je podle ní důležité nejen pro pochopení fungování zdravého mozku, ale také pro výzkum mozku poškozeného úrazem nebo zasaženého nemocí.

„Optický klam je jev, při němž se naše subjektivní vnímání liší od objektivní reality. Když pochopíme, jakými cestami a prostřednictvím jakých nervových mechanismů náš mozek k takovému prožitku dospívá, dozvíme se mnoho o tom, jak obecně vytváří naši zkušenost, vědomí i uvědomování si sebe sama a okolního světa,“ vysvětluje Martinez-Condeová.

Během dvou desetiletí existence soutěže si všimla, že se o psychologii a neurovědě vnímání stále více zajímají také lidé mimo vědeckou komunitu, například umělci. Platí to i opačným směrem: vědci začínají do zkoumání smyslového vnímání stále častěji zapojovat umělecký rozměr.

„K optickým iluzím vede mnoho různých cest a jednou z nich je i estetický zážitek. Věřím, že mezi uměním a vědou existuje velmi zajímavý průsečík, v němž se mohou obě oblasti krásně propojit,“ říká Martinez-Condeová.

Když mozek klame naše smysly

Druhé místo obsadila iluze nazvaná „9 fialových teček“ (9 Purple Dots), jejímž autorem je Hinnerk Schulz-Hildebrandt, vyučující dermatologie na Harvard Medical School. Inspiraci k ní našel při zcela náhodné příležitosti.

„Prohlížel jsem si letovou mapu na webu FlightRadar24 a všiml jsem si fialové čáry, která zdánlivě měnila barvu podle toho, kam jsem se díval,“ popsal svůj zážitek v přihlášce do soutěže.

Schulz-Hildebrandt svou iluzi vysvětluje jako ukázku překvapivé vlastnosti barevného vidění. Pokud se fialové prvky objeví na namodralém pozadí, jako fialový se jeví pouze ten, na který se člověk právě dívá. Ostatní se postupně mění v modré. Jakmile přesuneme zrak jinam, fialové zvýraznění se přesune spolu s ním.

Klíčem je v tomto případě způsob, jakým vnímáme barvy. Martinez-Condeová vysvětluje, že barevné vidění umožňují tři typy čípků v sítnici, z nichž každý je nejcitlivější na jinou část světelného spektra – červenou, zelenou nebo modrou. V samotném středu sítnice však chybějí čípky citlivé na modrou barvu, takže tato oblast reaguje na modré světlo méně citlivě.

„Právě bod, na který se díváte, se proto jeví méně modrý než okolní tečky. Střed našeho zorného pole, kterým se na daný bod zaměřujeme, totiž postrádá čípky citlivé na modrou barvu, které se nacházejí v ostatních částech sítnice,“ vysvětluje. Jakoukoli barvu jsme podle neurovědkyně schopni vnímat pouze díky aktivaci mechanismů, které v mozku zpracovávají barevné informace.

„Často si myslíme, že barvy jsou objektivní vlastností okolního světa. Jenže to není pravda. Svět žádné barvy nemá. Barva je vždy výtvorem našeho mozku,“ zdůrazňuje Martinez-Condeová.

Optické klamy jako lekce kritického myšlení

Třetí místo získala iluze „Pravda v díře“ (The Hole Truth) od britského autora Matta Pritcharda. Ukazuje, jak může změna úhlu pohledu proměnit pravdu v lež. Jeden a tentýž fyzický objekt totiž vypadá z různých stran úplně jinak.

„Nápis s vyřezanými písmeny vytvoří po odrazu v zrcadle jiné slovo. Z jedné strany čteme true (pravda), z druhé false (nepravda),“ vysvětluje Pritchard v přihlášce.

Jde o takzvaný trojrozměrný ambigram – slovo, které lze podle úhlu pohledu přečíst různými způsoby. Je tvořeno tvary vytištěnými černým inkoustem, jejichž otvory odhalují černé pozadí na opačné straně. Vzhledem k velmi nízkému kontrastu mezi černým inkoustem a pozadím vnímáme jednotlivé tvary jako celek. Za slabšího osvětlení je tento efekt ještě výraznější.

Podle Martinez-Condeové se iluze opírá nejen o různé úhly a perspektivy, ale také o způsob, jakým náš zrakový systém seskupuje jednotlivé prvky, aby jim dokázal přiřadit smysl. V tomto případě mozek chybně spojuje části vyřezaných otvorů s částmi pozadí, a vytváří tak zavádějící představu o podobě jednotlivých písmen.

„V běžném životě můžeme být skálopevně přesvědčeni o něčem, co vůbec neodpovídá skutečnosti. Náš mozek totiž svět vyhodnocuje určitým způsobem a zbavit se tohoto zažitého způsobu vnímání může být velmi obtížné, někdy dokonce nemožné,“ říká Martinez-Condeová.

„Optické klamy nám mohou ukázat, jak snadno se necháme oklamat vlastním mozkem. Když pak narazíme na nějaké tvrzení nebo názor, měli bychom se zamyslet, zda se nemůžeme mýlit. A to platí i pro naše vlastní přesvědčení. Jsme si opravdu jistí, že známe celou pravdu?“