視覚的な傾斜効果
錯視
図1 傾き錯視のデモ
図2 傾斜残効に用いられる刺激
図3 文脈刺激とテスト刺激の相対的な向きの関数としての傾斜バイアスのサンプルデータ

空間的文脈または時間的文脈の影響により、テストラインや格子模様の知覚される方向は、物理的な方向から傾いて見えることがあります。傾斜錯視（TI）[1]とは、テストラインや格子模様の知覚される方向が、周囲に異なる方向の線や格子模様が存在することによって変化する現象です（空間的文脈、図1参照）。また、傾斜残効（TAE）[2]とは、別の方向の線や格子模様を長時間観察した後に、知覚される方向が変化する現象です（時間的文脈、図2参照）。

知覚される方向シフトの大きさと方向は、テスト刺激と文脈刺激の相対的な方向に依存することが報告されています（図3を参照）。心理物理学の実験では、相対的な方向が0度から約50度の場合、反発効果（テストラインまたは格子が文脈刺激から遠ざかる方向に回転する傾向がある）が生じ、これは傾斜効果の直接的な形として知られています。一方、相対的な方向が最大90度の場合、引き付け効果（テストラインまたは格子が文脈刺激の方に回転する傾向がある）が生じ、これは傾斜効果の間接的な形として知られています。間接効果は直接効果よりも小さいことが繰り返し観察されています。[2] [3] [4]テスト刺激と文脈刺激の相対的な方向が約20度のとき、反発のピークは通常約3度です。また、相対的な方向が約70度のとき、引き付けのピークは通常最大0.5度です（図3を参照）。

TIとTAEを示す元の実験

これらの効果は、1937年にギブソンによって初めて研究されました。被験者の視野は、白い円形視野を二分する黒い線（テスト線）が見えるように制限され、円盤の縁をつかんで線を中心点を中心に回転させることができました。実験者は円盤の後ろに座り、刺激を設定し、被験者が調整した線の位置を記録しました。傾斜残効実験[2]では、被験者は4分間、方向を示す線を見つめ、その後、別の線を垂直に見える位置に調整するよう指示されました。同時傾斜錯覚実験[1]では、傾斜した格子が被験者の円形視野に導入され、被験者は傾斜した格子が重ねられる前と重ねられた後に、調整可能な線を垂直に合わせるように指示されました。どちらの実験でも、被験者が知覚した垂直線に沿っているように見える位置は、客観的な垂直線からわずかにずれており、知覚される方向の変化は、テスト線と順応線、または同時に誘導された線との相対的な方向に依存することが示されました。

さまざまな条件下での傾斜効果

傾斜効果は、空間周波数、色、輝度、テスト格子と文脈格子間のコントラスト差、視差深度、あるいは時間的分離など、様々な刺激パラメータを用いて検証されています。また、両眼視差提示、不可視画像、自然画像といった文脈刺激も研究されています。

TAE [5]とTI [6]はどちらも空間周波数特異的であることが示されている。これは、テスト格子と文脈格子の空間周波数が異なる場合、直接型（反発）のTIとTAEの両方の効果が大幅に減少するためである。さらに、WenderothとJohnstone (1988) [7]は、文脈刺激とテスト刺激の間に空間ギャップまたは空間周波数差を設けることで、直接傾斜錯視の強度は減少するが、間接傾斜錯視の強度は減少しないことを示唆している。彼らはまた、文脈刺激の直径を小さくすると直接効果は減少するが、間接効果は比較的一定であることを示した。

2006年のデュラントの論文[8]によると、直接的な傾き効果においては、テスト刺激と周囲の文脈刺激が同時に提示されたときに最も大きな錯覚が生じる。空間的なギャップ、相対的なコントラスト、奥行きの手がかりによって、傾き効果は減少する。実験では、色と輝度が異なる文脈刺激とテスト刺激において、傾き効果と傾き効果の両方が生じることも示されている[9] [10] [11] 。

片方の目にテストライン、もう片方の目に文脈を提示すると（二眼視提示）、傾斜錯視の程度は減少する[12] [13] [14]）、このことは、この効果の少なくとも一部は単眼細胞によるものであることを示唆している。[15]そして、ごく最近になって、逆の傾斜効果が観察された。単眼提示下での直接的な傾斜錯視（TI）は、垂直なテストラインが20度の線で傾くと、二眼視刺激に対しては間接的な傾斜錯視（引力）に変わる。[16]

クリフォードとハリス（2005） [17]は、もう一つの興味深い実験を行いました。この実験では、文脈的周囲音の直後に、周囲音を覆い中心音は覆わないランダムノイズマスクを呈示し、文脈的周囲音を意識的に知覚させないようにしました。この実験では、文脈的格子の向きは、文脈を認識していない状態であっても、テスト格子の向きに影響を与えることが明らかになりました。

さらに、文脈テクスチャが広範囲の方向（例えば自然画像）を持っている場合、明確に知覚できる方向がない場合でも、この錯視は維持されます。[18]錯視的な輪郭、楕円、動く点、点や線の列など、他の方向性のある特徴も、[14]強力な傾斜錯視を引き起こす可能性があります。

TIとTAEのメカニズム

Blakemoreら (1971) [19]が提唱した仮説は、TAEとTIはどちらも皮質の方向検出器間の側方抑制によって引き起こされるというものでした。方向検出器は異なる方向を均等に好みますが、文脈の存在によって方向検出器の反応が操作され、検出バイアスが生じる可能性があります。この仮説は検証され、発展してきました。

ギブソンとラドナー（1937）[2]は、傾いた文脈刺激を長時間観察することで、空間の最も近い垂直軸または水平軸への順応が起こり、その結果、その後に垂直なテスト刺激が提示されると、垂直軸または水平軸から離れて傾く（色や動きの残像の考え方に類似）ため、TAEが発生すると提唱した。しかし、この順応理論は、相対的な向きが0度から45度、距離が45度から90度の範囲にある対称的なTAEを予測しており、これは心理物理学的データと矛盾している。ゼロ交差は45度ではなく、50度または55度付近で発生するからである。

コーラーとウォラック（1944）[20]は、残効を説明するために「皮質飽和」理論を提唱した。この理論によれば、テスト刺激と文脈刺激の間の方向性に同調した皮質ニューロンは、通常、どちらかの刺激のみで興奮する。しかし、両方の刺激が提示されると、これらのニューロンは抑制され、結果として興奮のピークがずれる。大角度脱抑制[4] [21]を導入することで、この理論は間接的な傾斜効果の説明にも用いることができる。

1970 年代頃、この理論は Blakemore らにより側方抑制理論へと発展した。[22] [23]ネコやサルの視覚野と同様に[24] [25]、人間の脳にも方向検出器が存在している。人間の視覚野のどの方向検出器も、比較的狭い範囲の方向 (好ましい方向) によって興奮し、はるかに広い帯域によって抑制される。1 本の線の提示により、刺激された方向を好む方向検出器の集団の間で活動分布が生じる (方向調整) ことが予想される。コンテキストは、コンテキスト方向を好む別の分布を生成する。これら 2 つの分布を単純に加算すると、この複合分布における活動のピークは、単一の線によって生じる個々のピークからわずかにずれる。そのため、鋭角を形成する 2 本の線は、方向が互いに離れているように見える (反発)。実験的に測定された脳内のこのような方向検出器の活動の変化は、知覚される方向の測定された変化と密接に相関していることが示されている。[26] [27]

さらに、方向調整のメカニズムモデルは、傾斜効果に関する実験結果の神経基盤を評価するために用いられている。[28]調整曲線の変化は集団反応を変化させ、傾斜バイアスをもたらす。文脈刺激は、ニューロンの発火率、調整幅、および好ましい方向を変化させる可能性があり、これは文脈刺激の方向とニューロンの好ましい方向との関係に依存する。

Schwartzら（2009）[29]は、自然風景の統計が、文脈の存在によって方向調整曲線に変化をもたらす可能性を示唆した。セグメンテーション境界を越えた周囲と中心の協調は大幅に減少し[30]、人間の視覚系はこの自然統計特性を利用している。つまり、セグメンテーション情報の証拠が増えると、視覚系は中心と周囲との協調を分離する。[31] [32]彼らのモデルでは、テスト中心と文脈間のセグメンテーション確率を導入し、文脈による変調の量を制御している。そして、このモデルが傾斜錯視の直接的形態と間接的形態の両方を予測できることを示した。

生理学的証拠

文脈が傾斜に与える影響は、テスト刺激に対する単一ニューロンまたは集団ニューロンの電気生理学的応答が文脈によってどのように変化するかを測定することによっても検出できる。電気生理学的結果は、文脈刺激がニューロンの発火率を抑制[33] [34] [35] [36] [37]または増強[33] [38] [39] し、方向調整幅を広げたり鋭くしたり[40] 、好ましい方向を変化させる可能性があることを示している[36] [41]。また、集団ニューロンの応答（個々の応答を加算することによって）は文脈によって変化することが示されている[37] 。

Fangら（2005）[42]は、傾斜残効に関するfMRIの証拠を示した。方向性のある格子に長期適応した後、テスト格子に対するヒトのV1、V2、V3/VP、V3A、V4のfMRI応答は、適応格子とテスト格子の相対的な向きに比例した。

TIとTAEの類似点

同時傾斜錯視は空間的文脈によって生じ、傾斜残効は時間的文脈によって生じる。しかしながら、実験データは両者の間に多くの類似点を示している。Schwartzら（2007）[28]は、TIとTAEの心理物理学的および電気生理学的類似点をレビューし、空間的文脈と時間的文脈の機能的共通性を明らかにしていると考えられる。残効と同時錯視が逆バイアスで組み合わされた場合（最初に時計回りの線に順応し、次に垂直のテスト線を反時計回りの誘導線と共に提示）、2つの効果は線形に加算されることが示されており[43] 、これもTAEとTIに共通のメカニズムがあることを示唆している。

空間的効果と時間的効果のこの類似性は、自然風景の統計によって説明できると示唆されている。自然風景の統計では、物体は典型的には滑らかでゆっくりと変化するため、空間的コンテキストと時間的コンテキストは常に共通の特徴を持つ。そして、私たちの視覚システムは、情報を効率的に符号化するために、これらの統計的特徴を適応させる。[28]しかし、空間的特徴に明確な時間的類似性が常に存在するわけではない。例えば、空間的特徴は、空間を横断する信号を結び付けて境界を推測する上で重要な役割を果たしているのに対し、時間的特徴は同じ役割を果たさない可能性がある。

参照

参考文献

  1. ^ ab Gibson, JJ (1937). 傾斜線の知覚における順応、残効、コントラスト。II. 同時コントラストと残効の面積的制限。実験心理学ジャーナル、553-569。
  2. ^ abcd Gibson, JJ, & Radner, M. (1937). 傾斜線の知覚における順応、残効、コントラスト. I. 定量的研究. 実験心理学ジャーナル, 453-467.
  3. ^ Morant, RB, & Harris, JR (1965). 視覚的傾斜への曝露による2つの異なる後遺症. アメリカ心理学会誌, 218-226.
  4. ^ ab O'Toole, B., & Wenderoth, P. (1977). 「傾き錯視：斜子午線における斥力と引力の効果」Vision Res., 367-374.
  5. ^ Ware, C., & Mitchell, DE (1974). 傾斜残効の空間選択性. Vision Res., 735-737.
  6. ^ Georgeson, M. (1973). 視覚的傾斜錯視における空間周波数選択性. Nature, 43-45.
  7. ^ Wenderoth, P., & Johnstone, S. (1988). 直接傾斜錯視と間接傾斜錯視の異なるメカニズム. Vision Res., 301-312.
  8. ^ Durant, S., Clifford, CW (2006). セグメンテーションキューが方向知覚に与える影響のダイナミクス. Vision Res., 2934-2940.
  9. ^ Lovegrove, W., & Over, R. (1973). 方位マスキングと残効における色選択性. Vision Res., 895-902.
  10. ^ Clifford, CW, Pearson, J., Forte, JD, & Spehar, B. (2003). 方向知覚における空間的・時間的相互作用の色と輝度の選択性. Vision Res., 2885-2893.
  11. ^ Clifford, C., Spehar, B., Solomon, S., Martin, P., & Zaidi, Q. (2003). 方向知覚における色と輝度の相互作用. Journal of Vision, 106-115.
  12. ^ Paradiso, M., Shimojo, S., & Nakayama, K. (1989). 主観的輪郭、傾斜残効、および視覚皮質組織化. Vision Res., 1205-1213.
  13. ^ Wade, N. (1980). 色と輪郭の競合が傾斜錯視の強度に与える影響. Vision Res., 229-233.
  14. ^ ab Westheimer, G. (1990). ヒト中心窩における線状視覚の同時方位コントラスト. Vision Res., 1913-1921.
  15. ^ Forte, JD, & Clifford, CW (2005). 傾斜錯視の両眼間転移は、単眼の定位メカニズムが色選択的であることを示している. Vision Res., 2715-2721.
  16. ^ Westheimer, G. (2011). 垂直子午線における両眼視刺激の逆傾斜効果. Vision Res., 101-104.
  17. ^ Clifford, CW, & Harris, JA (2005). 意識外における文脈的調節. Current Biology, 574-578.
  18. ^ Goddard, E., Clifford, CW, & Solomon, SG (2008). 複雑な画像における中心・周囲視の影響が方向知覚に及ぼす影響. Vision Res., 1374-1382.
  19. ^ Blakemore, C., Carpenter, R., & Ceorgeson, M. (1971). 側方抑制に関する水平思考. Nature, 418-419.
  20. ^ コーラー、W.、ウォラック、H. (1944). 『図形的残像効果：視覚プロセスの調査』アメリカ哲学会報、269-357.
  21. ^ Wenderoth, P., T., O., & Johnson, M. (1986). テスト線と誘導線の相対的および絶対的な長さの関数としての傾斜錯視. Percept. psychophys., 339-345.
  22. ^ Blakemore, C., Carpenter, RH, & Georgeson, MA (1970). ヒト視覚系における方向検出器間の側方抑制. Nature, 37-39.
  23. ^ Carpenter, R., Blakemore, C. (1973). 人間の視覚における方向間の相互作用. Expl Brain Res., 287-303.
  24. ^ Huber, D., & Wiesel, T. (1962). ネコの視覚皮質における受容野、両眼相互作用、機能的構造. J. Physiol., 106-154.
  25. ^ Hubel, D., & Wiesel, T. (1968). サル線条体皮質の受容野と機能的構造. J. Physiol., 215-243.
  26. ^ Li, W., Thier, P. & Wehrhahn, C. 人間の方向識別に対する文脈的影響と覚醒サルのV1ニューロンの反応。J. Neurophysiol. 83, 941–954 (2000).
  27. ^ Shushruth S, Nurminen L, Bijanzadeh M, Ichida JM, Vanni S, Angelucci A (2013) マカク一次視覚皮質における近環境および遠環境抑制の異なる方向調整は、ヒトの知覚における調整を反映している。J Neurosci 33:106–119.
  28. ^ abc Schwartz, O., Hsu, A., Dayan, P. (2007). 視覚的文脈における空間と時間. Nature, 522-535.
  29. ^ Schwartz, O., Sejnowski, TJ, & Dayan, P. (2009). 傾斜錯視における知覚的組織化. Journal of Vision, 1–20.
  30. ^ Schwartz, O., & Simoncelli, E. (2001). 自然信号統計と感覚ゲイン制御. Nature Neurosci., 819-825.
  31. ^ Elder, JH, & Goldberg, RM (2002). 輪郭の知覚的組織化に関するゲシュタルト法則の生態学的統計. Journal of Vision, 5.
  32. ^ Berkes, P., Orban, G., Lengyel, M., & Fiser, J. (2011). 自発的な皮質活動は環境の最適な内部モデルの特徴を明らかにする. Science, 83-87.
  33. ^ ab Cavanaugh, JR, Bair, W., & Movshon, JA (2002). マカクV1ニューロンにおける受容野周囲からの信号の選択性と空間分布. J. Neurophysiol., 2547-2556.
  34. ^ van der Smagt, M., Wehrhahn, C., & Albright, T. (2005). 文脈的マスキングにおける方向づけられた線：表面セグメンテーション手がかり間の相互作用. J. Neurophysiol., 576-589.
  35. ^ Li, W., Thier, P., & Wehrhahn, C. (2000). 人間の方向識別に対する文脈的影響と覚醒サルのV1ニューロンの反応. J. Neurophysiol., 941-954.
  36. ^ ab Felsen, G., Touryan, J., & Dan, Y. (2005). 文脈的方向調整は自然刺激の効率的な処理に寄与する. Network, 139-149.
  37. ^ ab Sengpiel, F., Sen, A., & Blakemore, C. (1997). 猫の17野における周囲抑制の特徴. Exp. Brain Res., 216-228.
  38. ^ Crowder, NA (2006). ネコ視覚皮質V1とV2におけるコントラスト順応と方位調整の関係. J. Neurophysiol., 271-283.
  39. ^ Levitt, J., & Lund, J. (1997). 霊長類視覚皮質における文脈効果のコントラスト依存性. Nature, 73-76.
  40. ^ Dragoi, V., Sharma, J., & Sur, M. (2000). 適応誘導性可塑性による大脳視覚皮質の方向調整. Neuron, 287-298.
  41. ^ Gilbert, CD, & Wiesel, T. (1990). ネコの一次視覚皮質における細胞の方位選択性に対する文脈刺激の影響. Vision Res., 1689-1701.
  42. ^ Fang, F., Murray, SO, Kersten, D., & He, S. (2005). ヒト視覚皮質における方位調整fMRI適応. J Neurophysiol, 4188-4195.
  43. ^ Magnussen, S., & Kurtenbach, W. (1980). 傾き錯視と傾き残効の線形和. Vision Res., 39-42.
「https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Visual_tilt_effects&oldid=1315694099」から取得