Pozor na zubaře s iluzí

Mozek je silný výpočetní nástroj. Zpracovává současně obrovské množství dat ze svého okolí a reaguje na ně tak, aby svému organismu zajistil přežití, resp. reprodukci. Do další generace postupují jen výpočetní systémy, které tuto strategii v daném prostoru a čase zvládnou optimálně. Zmíněný systém ale není bezchybný. Za určitých okolností svému majiteli poskytuje vjem něčeho, co ve skutečnosti neexistuje. Vzniká iluze.

Čekám, až bude příhodný čas, slunce je ještě nízko. Jsem trpělivá a vím, kam se vydat, dostala jsem dobré instrukce. Je to skvělé a bohaté místo. […] Už je čas, ostatní už také vyrážejí. […] Jsem na místě, je ale správné, nebo mne někdo oklamal?!

V tomto kratičkém příběhu se vypravěč převtělil do drobné včely (Apis mellifera), aby ukázal, že klamáni nejsou jen lidé. Abyste příběhu dobře rozuměli, měli byste vědět, že včela sběračka se od své družky, včely pátračky, dozvěděla, jak cestovat do místa bohatého na pyl a nektar. Směr její cesty určuje orientace ke slunci, ale dlouho se nevědělo, jak měří vzdálenost. Mechanismus, který nás napadne nejdříve, je zapamatovat si, jak dlouho let trvá. Odměřování doby letu však nemusí být vždy spolehlivé. Když uvážíme, že let včely se odehrává za různých povětrnostních podmínek, pak třeba vítr v zádech jí může cestu urychlit a způsobit, že výhodné místo mine.

Možná si včelky vzdálenost určují pomocí charakteru krajiny, kterou mají proletět. Je to dosti odvážná myšlenka, protože sladký nektar je od úlu vzdálen i několik kilometrů, a to nejrůznějšími směry. Vytvoření kognitivní mapy v mozku není v takovém rozsahu jednoduché ani pro člověka, který má místo včelích 950 tisíc neuronů rovnou 100 miliard těchto buněk, tedy stotisíckrát víc. Včely si ale nemusí pamatovat celou krajinu, stačí, pokud si vštípí, jakými změnami jejich okolí projde během letu. Můžeme si to představit i tak, že si počítají sloupy elektrického vedení, které musí po cestě minout.

Aby tuto myšlenku vědci ověřili, navrhli elegantní experiment, ve kterém včelu průzkumnici (pátračku) nechali dolétnout na sladké krmítko, umístěné na konci tunelu dlouhého 8 m a uvnitř hodně pestře malovaného tak, že pátračka po cestě ke krmítku a zpět viděla tolik změn (sloupů), jako by letěla 70 m. Pátračka pak v úlu o sladkém krmítku všem „vyprávěla“. Druhý den naše hrdinka, včela sběračka, která si informaci o cestě „vyslechla“, vyletěla, ale protože vědci tunel odstranili, nedorazila ke krmítku, u něhož byla pátračka. Vědci průzkumnici oklamali, aby si potvrdili hypotézu, podle níž si včely vzdálenost pamatují podle charakteru krajiny. [1] Je třeba dodat, že oklamaná sběračka nezůstala bez odměny. Vědci předpokládali, kam včela doletí, a 70 m od úlu jí připravili jiné sladké krmítko.

Při dlouhodobém pozorování je objekt viděn v trojrozměrné perspektivě jako kvádr buď v pohledu shora, nebo zespodu. V tomto případě jde o přibližný náčrtek krystalu přírodovědce Louise Alberta Neckera (1786–1861). V pozdějších interpretacích byl obrazec již zobrazován jako krychle.Kresba Jan Kremláček

Vezmi si tu krychli

Takto obelstěné včely nám dávají dobrý výchozí bod pro pohled na zrakové klamy jako zdroj poznání. Stejně jako včely i lidé používají evolučně dobře propracovaný systém detekce elektromagnetického záření pro získání informací o okolním prostředí. Někdy se stane, že nás interpretace fyzikálních charakteristik objektů, které pozorujeme, překvapí. Třeba jednoduše nakreslený krystal, který při své práci zpodobnil lineární kresbou přírodovědec Louis Albert Necker. Krystal jako by prostorově vystupoval z papíru. Po chvíli pozorování se však objekt jevil jinak, zdánlivě z jiné perspektivy. Necker krystal dál upřeně pozoroval. Oscilace vjemů se opakovala, o čemž napsal v dopise skotskému fyzikovi siru Davidu Brewsterovi. Psal se rok 1832 a novodobá věda začala uvažovat o zrakovém klamu neboli zrakové iluzi.

Dnes se o zmíněném klamu mluví jako o Neckerově krychli, a tak se také objekt kreslí, přestože původně byl zachycen tak, jak je uvedeno na obr. 1. Zkuste se na objekt chvíli dívat, třeba také uvidíte, jak se krystal proměňuje. Pokud jste starší 5 let, zpravidla rozeznáte prostorový kvádr při pohledu shora nebo zespodu.

Co tato hříčka může prozradit o našem mozku? Připusťme, že dvourozměrný objekt může vytvářet trojrozměrně věrnou představu prostorového kvádru. Protože je nakreslen prostorově nejednoznačně, existují dvě možné podoby kvádru, dále jim budeme říkat vjemy. V jednom časovém okamžiku však může být v našem vědomí jen jeden vjem. Zmíněná skutečnost je vynucena evolučním tlakem. Představte si, že by ve vědomí mohly být oba vjemy současně. Pokud bychom pak chtěli kvádr uchopit, museli bychom vytvořit dva pohybové plány, které by se mohly vzájemně vylučovat. Nakonec by stejně muselo dojít k rozhodnutí, který plán budeme realizovat. Je proto výhodnější mít ve zrakovém vědomí jen jeden nejpravděpodobnější vjem a k němu pak vytvořit plán pohybu. Zvláště pokud bychom daný kvádr moc chtěli a soupeřili s jinou blízkou osobou, která by byla rychlá a navíc s dobrým motorickým plánem.

Demence ji zpomalí

Pokud obrázek pozorujeme po dobu alespoň tří minut, zjistíme, že se oba vjemy v našem vědomí samovolně střídají. O změnu nemusíme usilovat a děje se, i když se díváme na statický snímek. Jak je to možné? Změny vidíme, protože se měníme my. Přestože se snažíme nehnutě pozorovat krystal, jsme dynamickým pozorovatelem. Naše poloha hlavy se v prostoru mění vlivem tlukotu srdce, dýchání, napětí ve svalech. Nadto naše oči soustavně těkají, pokud ne kvůli prozkoumání krystalu, pak drobně i proto, aby zabránily adaptaci sítnicových receptorů, a tím vymizení obrazu.

Takto dynamické pozorování způsobuje, že se obraz na sítnici neustále mění, a někdy je vjem bližší paměťové stopě krychle viděné shora, a pak ji pro nás mozek vybere, jindy podobně naloží s pohledem zespodu. Ale pozor, vedle bezděčného zaměňování vjemů se můžeme naučit oba vjemy cíleně proměňovat například tím, že si najdeme na kresbě místo, na které upřeme pohled, a přivoláme kýžený vjem. Záměrné vyvolávání různých vjemů při neměnné fyzikální podstatě pozorovaného hezky ukazuje naši schopnost přizpůsobit si viděné podle našeho očekávání nebo přání.

Oba popsané postupy, oscilace vjemu díky změně sítnicového obrazu (někdy nazývané jako vidění řízené zespoda) nebo proměny vjemu způsobené záměrem pozorovatele (vidění řízené shora), se v lidském vnímání prolínají a tvoří dynamický systém. V něm sítnice našich očí předává informace do mozku, který je nepřetržitě vyhodnocuje a porovnává s představou viděného. Vzniká dynamická rovnováha, v níž prostředí ovlivňuje mozek, který nám svět interpretuje tak, abychom v něm mohli žít.

Zmíněná dynamická rovnováha se ustavuje v průběhu dětství s vývojem anatomických struktur mozku. Porušit ji může například neurologické nebo psychiatrické onemocnění, kupř. bipolární porucha, demence nebo Aspergerův syndrom. [2] Za těchto podmínek se oscilace obsahu vědomí při pohledu na Neckerovu kostku zpomalí.

Menšími talíři proti přejídání

Iluzí podobného charakteru existuje mnoho a doprovázejí nás i v běžném životě. Roku 1865 popsal belgický filosof a matematik Joseph Delboeuf, jak okolí objektu ovlivňuje vnímání jeho velikosti. I takto jednoduchá iluze (obr. 2) může významně ovlivnit naše chování. Například pokud si na velký talíř dáme porci jídla, bude většinou o 20 % větší, než když použijeme talíř malý. Pokud si jídlo nabírá každý sám, může i velikostí nádobí ovlivnit, kolik potravy bude konzumovat. Na tomto podkladu dokonce vzniklo hnutí za zmenšení talířů,¹⁾ které usiluje o zdravější život a menší plýtvání jídlem. Příjemný dopad menších talířů zaznamenal skandinávský hotelový provozovatel. V jeho restauracích s rychlým občerstvením zmenšili talíře a současně vyzvali strávníky, aby si – až dojedí – přišli přidat. Objem vyhozeného jídla klesl o 20 %! [3]

Uspořádání objektů může vyvolat pocit, že plný kruh vlevo je menší než ten vpravo. Oba plné kruhy jsou ve skutečnosti totožné. Iluzi objevil Joseph Remi Leopold Delboeuf (1831–1896). Aplikovat se dá i na potravu na talíři. Stejné množství potravy, které zaplní malý talíř, vypadá na velkém talíři drobně a vede strávníka k podvědomé volbě větší porce.Kresba Jan Kremláček

Nejen laici jsou vystaveni nástrahám zrakových klamů. Také profesionálové, kteří vědomě neusilují o potlačení iluze ve své práci, mohou podlehnout klamu a třeba vyvrtat zub více, než je třeba. Tento efekt potvrdila studie novozélandského týmu [4] a ukázala, že stomatologové při ošetření modelu zubu odvrtali více ze zubu většího, než když byl stejný kaz v zubu menším. Za toto je také zodpovědná Delboeufova iluze, protože pokud byl zub velký, pak se otvor pro výplň jevil jako příliš malý a lékaři podlehli nutkání ho zvětšit.

Delboeufovu iluzi můžete pocítit i sami na sobě ve chvíli, kdy vám zubař bude vrtat velký zub. Podle studie novozélandského týmu zubaři při ošetření modelu zubu odvrtali víc hmoty ze zubu většího, než když byl stejný kaz v zubu menším.Snímek volné dílo, CC0

Proužky zeštíhlují, ale jinak

Nyní nás už nepřekvapí, že zrakové iluze ovlivňují, jak se oblékáme. Když chceme, aby bylo naše tělo vnímáno jako menší, tenčí nebo širší, můžeme si vybírat oděvy s ohledem na jejich barevnost nebo velikost a orientaci vzoru. Téměř každý, kdo si kupoval nějaké proužkované oblečení, slyšel, že horizontální proužky nositele rozšiřují a zkracují, vertikální naopak zeštíhlují a prodlužují. S touto informací pracují nejen zákazníci, prodejci, ale i módní návrháři a stylisté. Exaktní měření popsaného efektu však přináší naprosto opačný výsledek! Místo aby horizontální proužky postavu rozšiřovaly a zkracovaly, tak ji ztenčují vy iluze (obr. 3), sami jistě dojdeme k podobnému závěru.

U dvou stejných čtverců vyplněných horizontálními a vertikálními proužky pozoroval německý lékař, filosof a matematik Hermann von Helmholtz (1821–1894), že čtverec vlevo se jeví jako vyšší a užší obdélník, zatímco čtverec vpravo se zdá být obdélníkem širším a nižším. Toto pozorování je v naprostém protikladu k běžně přijímané představě o zeštíhlení postavy vertikálními proužky.Kresba Jan Kremláček

O kolik pruhovaný oděv postavu rozšíří, zkoušeli vědci v experimentech nejen s plošnými obrazci, ale také s prostorovými válci a torzem ženského těla. [5] Všechny případy potvrdily, že vertikální proužky postavu rozšiřují, a to v případě torza manekýny až o 10 %!

U Helmholtzovy iluze a praxe v odívání se stáváme svědky rozporu mezi obecně zažitou a experimentální zkušeností. Pravděpodobně za tím stojí odlišné podmínky pozorování. Zatímco v experimentu se často zkoumá izolovaný, co nejlépe definovaný problém a všechny ostatní faktory se snažíme eliminovat, v bohaté denní a téměř neohraničené realitě dochází k mísení mnoha efektů. V běžném životě bude efekt proužků záviset na jejich šířce, na barvě šatů, na pozadí, na celkových proporcích postavy a také na tom, zda postava stojí, nebo leží.

Představené zrakové iluze mají hodně společného s obecnější povahou klamu. Stejně jako pohled na Neckerovu krychli nabídne dva smysluplné vjemy, doufám, že tento článek ukázal i druhý význam klamu. Vedle negativní podstaty klamu přinášející zmatení a ztráty je možno povahu klamu zkoumat a přiblížit se poznání skrytých pravd nebo ji využít pro lepší budoucnost světa.