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画个圈就能捉住一只猫,“画地为牢”为什么管用?
发布时间:2021-05-21     作者:   来源:科普中国-科普融合创作与传播   分享到:

  当过“铲屎官”的朋友,一定都见过这样一幕:猫动不动就爱钻“窝”。这个“窝”可能形态各异,圆的、方的、扁的……但都有一个共同点,那就是:窄。

  什么是猫最喜欢的窝?

  一个盒子。

  没错,仅仅一个简单的盒子就可以满足猫对于窝的需求。

  而且不只是盒子,几乎所有狭窄的地方都有可能成为猫喜欢呆的地方。

  猫也喜欢“画地为牢”  

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  图源:catsplacess

  这些好歹还是实实在在的 “藏身”之处,有一些简直令人大跌眼镜,比如:一个圈或框。

  在2017年,一名推特用户Danielle Matheson分享了两张照片:

  

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  图源:twitter

  图片上我们可以看到,当我们用胶带在地板粘一个方框,猫咪就会自动坐进去。

  随后,一股给猫“画地为牢”的热潮被掀起。众多铲屎官纷纷效仿实验。

  

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  令人诧异的是,相当多的猫都自动地踏进这个“怪圈”,这个“怪圈”背后,难道有什么魔力?

  从下面这只猫震惊的表情看,方框确实有着不同寻常的魔力。

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  图源:twitter

  有的甚至为了抢方框领地,把另一只给赶出去了……

  

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  对这种现象的解释,研究动物行为的科学家推测,因为猫是独居动物,一天需要睡18个小时,所以需要一个安全的藏身之处来睡觉,而猫喜欢这种空间狭小的地方,地上的圈或方框提供了类似的狭小空间感,所以猫可能会把地上的圈或框当作类似盒子的存在。尤其是对于那些被夺走盒子的猫咪来说,它们更会把地上的框框当作庇护所。

  什么是卡尼萨错觉

  那么问题来了,猫看到不存在的框会钻进去吗?啥?没看明白,什么叫不存在的框?

  首先,给大家科普一个心理学上的专业名词:卡尼萨错觉。所谓卡尼萨错觉就是看到不存在的图形轮廓,如下图所示。

  

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  图源:Wikipedia

  这是一个有三个黑色“吃豆人”和三个角组成的图案,并没有其他图形和多余的线条。

  

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  吃豆人 图源:mental floss

  看到这张图,你一定感觉到了中间有一个白色的倒三角,虽然并没有线条框出这个三角,边缘的亮度对比也是一样的。

  这就是一种视错觉,因为发现这种错觉的人名叫Gaetano Kanizsa,所以叫卡尼萨错觉。加上最初设计出来是一个三角,也被称为卡尼萨三角。

  卡尼萨三角是轮廓错觉的一种。一般来说,我们要看到一个物体的轮廓至少需要明暗的对比,方框就是四条有色线条组成的一个形状,边缘的颜色对比、亮度对比,让我们感知到了这个轮廓,看到了方框。但轮廓错觉并不需要亮度对比、颜色对比,就可以看到轮廓线,这也就是轮廓错觉。

  从心理学的角度来看,之所以会有看到不存在的倒三角,是因为在这个信息纷杂的世界里,我们被各种视觉信息刺激轰炸,大脑会自觉组成其中的意义。因此如果有不完整的物体出现时,我们就会把它视为一个整体。在有缺口的地方,大脑会自动把轮廓补齐,以创造出有意义的、可以辨识的形状。简单来说就是“脑补”。

  你以为的所见即所得,其实是视网膜在接受光信息之后,经过大脑的推理分析,最终在你脑中呈现的图像。

  在现实生活中,我们经常会下意识进行脑补。你看书哪怕是看到支离破碎的句子,可以脑补完整的内容;你看到魔术师剑柄和剑头在箱子两头,可以脑补成箱子里的人被扎穿了……

  在设计领域, Adobe的logo就是应用了卡尼萨错觉的著名案例。

  

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  图源网络

  猫也有卡尼萨错觉吗

  很明显,人是会产生卡尼萨错觉的,那猫也会有这个错觉吗?

  对于这个问题,动物行为学家Gabriella E. Smith也很好奇,于是她在2020年做了一个实验,她找来了500个铲屎官,让他们在家里给自己家主子做实验:让猫咪面对不存在的方框,看它们会不会一屁股坐进去。这个不存在的方框就是卡尼萨方框。

  

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  卡尼萨方框 图源:research gate

  卡尼萨方框是由卡尼萨三角延伸而来的,也是由吃豆人组成的,只不过卡尼萨三角是3个吃豆人组成,而方框则是4个吃豆人。同样的,这个不存在的方框也是脑补出来的。

  铲屎官准备好剪刀、尺子、胶带、打印机,然后在地板上贴出3个等大小的图案:一个图案是上述的卡尼萨方框,另一个是反卡尼萨方框,最后一个是标准方框作为参照物对比。如下图所示:

  

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  图源文献1

  所谓反卡尼萨方框就是把吃豆人的方向转了过来,它并不会让你产生一个假想的方框。

  贴出来大概就这效果:

  

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  图源:文献1

  一切准备就绪后,铲屎官们便让猫咪来到试验场地,进行选择。为了避免使眼色干扰到猫咪的自我判断,铲屎官们戴上了墨镜。整个实验过程被手机拍摄下来,方便科学家统计结果。

  科学家的预想是:猫会选择卡尼萨方框和标准方框。

  科学家对500个实验视频进行分析后,从其中筛选出30个有效数据(只有30人完成了实验)。结果发现,猫咪选择卡尼萨方框的概率和正方形方框的概率一样,对于另外一个不构成形状的图案,则少之又少,这和预想的结果一样。

  

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  图源:文献1

  

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  图源:文献1

  看来,猫确实喜欢呆在地上的方框,哪怕是“不存在”的方框。

  错觉是怎么产生的

  可是,为什么猫会有错觉呢?

  错觉是大脑产生的反应,所以想要知道为什么,就得知道猫产生错觉时,大脑到底做了什么?

  不只是猫,所有动物注视物体的机理都是一样的。首先,光线进入眼睛,之后眼睛把光信号转化为电信号,再传入大脑,大脑对电信号进行处理,最后变成视觉体验,就是你看到的东西。

  那视觉信号是传入到大脑的哪个部位呢?

  首先,视觉信号进入外侧膝状体,在那里信号被加工,把有用的信息提取出来,之后再传到初级视觉皮层。

  信息在初级视觉皮层进一步处理之后,传入高级视觉皮层,再传入其他脑区。调控是双向的,也就意味着其他脑区还能反过来影响初级脑区……这里介绍略过了不少,感兴趣的朋友可以去看“视觉皮层”相关的内容,此处不多赘述。

  

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  17个视觉皮层区 图源:Wikipedia

  当猫看到卡尼萨错觉图时,在某一个视觉皮层区产生了反应,只要知道是哪个地方的细胞产生了反应,就可以对其进行深入的研究。但要怎么知道哪个地方的细胞发生了反应?

  前面说了,脑内的信号是电信号,也就是说只要探测到哪个地方的电信号产生了波动,即可判断那个地方对错觉图产生了反应。

  

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  电生理实验 图源:文献4

  所以科学家只要把电极插入到不同皮层,再让猫看错觉图,就可以知道猫的哪个部位产生了反应。这类实验被称为电生理实验。科学家通过电生理实验证实,在猫的视觉皮层中确实存在对错觉轮廓反应的细胞(V1、V2、MT、MST、IT等区域)。

  

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  一个对猫的错觉电生理学实验 图源:文献3

  但即便是电生理实验发现了这些对轮廓错觉有反应的细胞,也远远不能完美地解释为什么猫会产生错觉。因为我们只是知道哪里产生了错觉,但并不知道具体如何工作的。另外,产生反应的细胞非常多,范围很大,难道那么大一片细胞产生了反应,都只是为了产生错觉吗?

  毕竟人类对于大脑的探索刚起步,很多探索和实验都只能解释部分原因。多数关于大脑的研究结果都无法用肯定、确切的说法,我们看到的相关论文里呈现的更多是“可能”,“也许”。目前的研究还缺乏好的理论框架来解释认知功能,即使数据没有问题,也很难用体系的理论解释清楚。

  对于我们而言,给动物做实验很大程度是为了解决人类的问题。也许某一天我们搞清楚了猫为什么会有错觉,就能知道人类为什么会有错觉。

  参考文献:

  Smith G E, Chouinard P A, Byosiere S E. If I Fits I Sits: A Citizen Science Investigation into Illusory Contour Susceptibility in Domestic Cats (Felis silvestris catus)[J]. Applied Animal Behaviour Science, 2021: 105338.

  Hawkins, K.R., 2005. Stress, Enrichment and Welfare of Domestic Cats in Rescue

  Shelters. Doctoral dissertation. University of Bristol.

  周逸峰, 贾凡, 陶海洋, 等. 猫视皮层 17, 18 区神经元对错觉轮廓的反应[J]. 中国科学 (C 辑: 生命科学), 2000, 6.

  jneurosci.org/content/37/21/5250.abstract


       出品:科普中国

  制作:苏澄宇

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

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