眼见为实?其实是“脑补”!华人数学家解开视觉奥秘:一切都是大脑假装让人看见


眼见为实?不不,你以为你“看见”的世界,其实是大脑创造的。

这就是数学家带来的最新研究结论。

在我们错误的认知中,人的眼睛就像一台相机,可以直接拍下这个美丽的世界。

但事实并非如此,眼睛和大脑仅有10个神经元相连,对于传输图像来说是远远不够的。

来自纽约大学的华人女数学家杨丽笙,与神经科学家Robert Shapley认为,数学才是破译人类视觉秘密的关键。

他们提出了一种单一的数学模型,解释了大脑如何根据10个神经元的数据生成绚烂多彩的图像。

这个模型,解释了视觉皮层中的神经元如何检测物体边缘和对比度的变化。现在,他们正在研究如何解释大脑如何感知物体移动的方向。

而且, 这一研究带来的影响,并不仅仅限于理解视觉, 对于研究神经网络,也多有裨益。

要理解他们的研究成果,首先要从人类的视觉神经构造说起。

从构造上来看,人眼是一台照相机,但晶状体是镜头,视网膜是CMOS感光元件,而大脑是相机的图像处理器。

物体发出的光线经过晶状体的聚焦后,在视网膜上形成了一个倒立且缩小的图像。


在通常的认知中,人们一直认为,视网膜与大脑的连接就像就像CMOS与图像处理器的连接一样,视网膜将逐点扫描后的完整数据传输给大脑。

然而事实并非如此。解剖学的结果告诉我们,大约只有10个神经细胞将视网膜连接到大脑的视觉皮层,从视网膜传递到视觉皮层的信息非常少。

这些神经细胞构成外侧膝状体,是视觉信息从外界传播到大脑的唯一途径。LGN不仅数量稀少,而且功能有限,它只能在检测到明暗的变化,然后将脉冲信号发送给视觉皮层。

大脑必须要做的是处理由LGN细胞传来的微弱信号。用如此少的信息来看清世界,就像是用餐巾纸上的简短笔记写出一部长篇小说。