色彩错觉扭曲了世界

撰文 约翰·S·沃纳（John S. Werner） 

　　班吉奥·平纳（Baingio Pinna） 

　　洛塔尔·斯皮尔曼（Lothar Spillmann） 

　　翻译 周林文 

　　面对缤纷色彩，你能否肯定自己看到的就是真实的世界？虽然患有色盲并不会对生存产生多大影响，但色觉确实改变了我们眼中的世界。

　　色彩错觉扭曲了世界图片1 

　　秋天的落叶飘在平静的泉水上，水面倒映着树影和午后深蓝的天空。同样的场景出现在黑白照片里时，树叶就变得有些难以辨认，深蓝的天空不见了，水面的反射光有所减弱，连泉水本身也几乎看不到了。天空、树木和漂浮的落叶原本层次分明，但在黑白照片上，空间深度上的差异却几乎荡然无存。这两张照片的对比，让我们知道，一个失去色彩的世界错失了某些重要的元素。颜色不但能让我们更准确地看清这个世界，还拥有其他特质。 

　　然而，长期以来，人们没能深刻认识色彩的这种作用，也难以理解色彩的真正本质。许多人认为色彩是物体的本质属性，完全取决于物体反射光的特定波长。这种看法是错的。实际上，色彩是大脑创造出来的感觉。如果我们看到的色彩只依赖于反射光的波长，那么，光照和阴影稍有差异，物体的颜色就会随之剧烈变化。幸而大脑的活动模式能让物体的颜色在多变的环境中保持相对稳定。 

　　大多数研究视觉的学者都以为，只有在物体的亮度差异不明显时，我们才会借助色彩来辨别物体。甚至有人直接宣称色觉并非生存必需的感觉，而是奢侈的享受：虽然患有色盲的人和多种动物没有大多数人的色觉，但他们仍然可以活得很好。又比如，人脑中辨别空间方向、控制运动的信号通路根本不需要色觉的参与。还有那些因中风而导致色盲的人，除了无法分辨色彩，其他视觉功能似乎都很正常。这些事实都在支持同一个观点：色觉信息是被独立处理的，对空间深度和形态信息的处理毫无用处。简言之，色彩只与色调、饱和度和亮度有关。 

　　色彩错觉扭曲了世界图片2 

　　但是，我们研究了颜色错觉——大脑被“哄骗”之后看到的颜色，发现大脑对颜色信息的处理与对物体其他性质（诸如形状和轮廓）的处理息息相关。十几年来，我们一直试图了解，色彩怎样影响到大脑对物体其他属性的感知。为此，我们考察了许多新奇的错觉，其中还有不少是我们自创的。这些错觉帮助我们理解，神经系统处理色彩信息的过程，如何影响到对物体形状和轮廓的感知。不过，在讨论这些错觉之前，我们首先要回忆一下人类视觉系统是怎样处理颜色的。 

　　通向错觉之路 

　　从视锥、视杆细胞到双极细胞，视觉信息经过了加工、分配、派送，终于激起某些神经节细胞的注意……了解到大脑处理视觉信息的大致过程以后，我们才能找出是哪个环节的失误引发了错觉。 

　　视觉始于对光的吸收，或者更准确地说，是从视网膜上的视锥和视杆细胞对一份份不连续的能量——光子的吸收开始（见第54页的示意图）。视锥细胞负责白天的视觉，视杆细胞则负责夜间的视觉。根据吸收到的光子数量的不同，视锥细胞的反应也不同，反应将被传递给两种不同的神经元——ON型和OFF型双极细胞（bipolar cell）。双极细胞又分别把信息输入视网膜上紧密排列的ON型和OFF型神经节细胞（ganglion cell）。 

　　这些神经节细胞具有所谓的“中心—周围”感受野（receptive field)。一个与视觉相关的神经元只能察觉到现实世界中一个特定空间区域内的状况，这个空间区域就是它的感受野。根据感受野中心和周围光强的相对差异，中心—周围感受野的神经元会作出不同反应。 

　　当感受野的中心比周围亮时，ON型神经节细胞最活跃（具有高频率的电活动）；当中心和周围的光强相同时，它处于最不活跃的状态。OFF型细胞的反应恰恰相反：当中心比周围暗时最活跃，而中心和周围光强相同时最不活跃。中心和周围的这种对立意味着，神经节细胞会对光强反差起反应，并以此强化大脑对边缘和轮廓的认知。 

　　色彩错觉扭曲了世界图片3 

　　大部分神经节细胞的轴突（神经纤维）会将信号传递给大脑，特别是丘脑（接近大脑中央）的外侧膝状体核（lateral geniculate nucleus），再从那里传递到大脑后部的视觉皮层。不同类型的神经节细胞对视觉刺激的不同特征 （比如运动和形态）具有敏感性，它们的纤维传递信号的速度也不同。例如，色彩信号就由速度相对较慢的纤维传递。

　　人们通常认为人脑中有40%甚至更多的部位参与了视觉信息的处理。在视觉处理过程的早期，有些部分（视觉皮层的部分地区——V1、V2和V3）就受到了刺激，神经元在那里构成了一幅“地图”，一一对应地再现出视野中的一切。接下来，视觉信号又发散到30多个不同的区域，并与超过300条信号回路相交连。虽然其中的每个区域都身兼多职，但它们也各有专长，比如处理色彩、运动、空间深度和形态。最后，所有这些信息以某种方式整合起来，形成对一个具有特定形状、颜色的物体的统一感知。不过，神经科学家们还不清楚其中的具体细节。