為什麼這個快速旋轉的圓盤的動圖中,我們看到的顏色會因人而異?

知乎好像看不了動圖……轉地址→動圖來源微博地址
http://weibo.com/3229125510/BbTOJ7evd#_rnd1404400462013(好像手機動的很慢?

請注視這個快速旋轉的圓盤。在黑白兩色中間,你能看到什麼顏色?據說這個顏色是因人而異的,有人看是紅,有人看是黃,我看到的是綠色。

是什麼原因呢導致我們看到的顏色因人而異呢


這是一個著名的視錯覺裝置:貝漢轉盤(Benham disk),轉盤僅有黑白兩色,但其旋轉時,人會看到其它顏色,且每人看到的各有不同,被稱為費西納顏色(Fechner colors)。學界對成因有爭論,但一般認為是表明不同人對顏色反應的敏感性差異。啥都看不到的,可能不適合畫畫。(以上來源微博各種評論,不知道具體出處,不適合畫畫不是樓主說的啊!)

以下是我在英文網站總結+翻譯的:這是第一處,來自維基百科,說的不全面
先貼原文:
Benham"s top, also called Benham"s disk, is named after the English toymaker Charles Benham, who in 1895 sold a top painted with the pattern shown. When the disk is spun, arcs of pale color, called Fechner colors or pattern-induced flicker colors (PIFCs), are visible at different places on the disk. Not everyone sees the same colors.

The phenomenon is not entirely understood. One possible reason people see colors may be that the color receptorsin the human eye respond at different rates to red, green, and blue. More specifically, the latencies of the center and the surrounding mechanisms differ for the different types of color-specific ganglion cells.

The phenomenon originates from neural activity in theretina and spatial interactions in the primary visual cortex, which plays a role in encoding low-level image features, such as edges and spatiotemporal frequency components. Research indicates that the blue-yellowopponent process accounts for all the different PIFCs.

Benham"s top and other PIFCs are being researched for use as a diagnostic tool for diseases of the eye and the visual track. It has shown particular promise in detectingoptic neuritis.

渣翻譯:(可先略過不看)
Banham"s top或者Banham"s disk

這是Banham牧師弄得玩意兒,在1895年一個名叫Charles玩具製造商英國玩具製造商對其進行命名並出售還塗了花樣。
磁碟旋轉時:白色的弧名為Fechner色,即費西納色或者pattern-induced flicker色,即圖案感應閃爍色。而且並不是每個人都能看見相同顏色。
具體原理官方還沒完全搞明白
可能原因分析:人眼看到的顏色可能是因為視網膜接受了反應速率不同的紅色、綠色和藍色。更具體的說中心凹的延遲(說的是視錐細胞的傳令小兵太慢了)和其周圍的構造導致了特殊顏色的神經節細胞的不同類型而有所不同。
這種現象來源於神經活動和空間互動的初級視覺皮層,在大腦編碼的過程中扮演重要角色的底層圖像特徵(就好比你ps選背景,選了個xxx色的)如邊緣和時空的頻率部分。研究表明藍-黃交錯對抗中佔了所有不同的PLFCs,就是圖案感應閃爍顏色
Benham"s top 和 PIFCs正被研究使用作為眼睛疾病的診斷工具和視覺追蹤,它在探測神經突處顯示了特別的前途。

華盛頓大學:「有可能是那盤子上被看見的顏色導致結果出現在視網膜和視覺系統的其他部分」
(好了,這種渣翻譯+晦澀難懂的說明不看也罷,下面說原理)


好了這裡是乾貨Time:
介紹一下眼的結構.
?這裡主要說視網膜(圖1)
這個神奇的老傢伙,就像一架照相機里的感光底片,專門負責感光成像

(圖1)

它有兩隊長相奇特的傳令官,既2種類型的光敏受體:錐形和棒形(他們加上一個視網膜特化神經節細胞統稱光感受器細胞),看到圖1上的視網膜中心凹了木,最為勤勞敏感的視錐傳令官在這裡待命,視錐細胞是看彩色以及看到光的重要東西,他也有三種類型的小兵,每一個都能敏感的感受到特定波長的光。

[三種視錐細胞,包含不同的視紫藍質分子,綠視錐細胞 450~675nm,紅-藍。 530nm,綠光。 藍視錐細胞,455nm(藍光); 紅視錐細胞,625nm(橙色光)。via百度]這個具體你們可以看看幺兩同學的回答,裡面說了光譜顏色之類呃……我也不太懂的關係

(圖2)

話說當小兵同志感受到光能量再將他們捕捉起來轉化成電信號,通過軸突(傳達室?)傳到雙極細胞(單位?),再通過化學軸突(高級傳達室?)傳達到神經節細胞(高級單位,據說這傢伙是唯一能將神經細胞轉為神經衝動傳到腦司令部的單位)
(以上其實是高中生物相關)

(圖3)

?簡單來說就是位於色素上皮細胞的視錐細胞(攜帶電信號)→雙極細胞→神經節細胞→腦

下面我們再看上文英語的原因原理,就比較清晰了

?貝漢轉盤的真正原因,還沒有確切結論,BUT
可能的原因1:是旋轉磁碟激活了不同視網膜的鄰近區域(中心凹附近色素上皮細胞的視錐細胞,這接收各色光的小妖精),換句話說:黑色白色盤子刺激視網膜的不同部分,可能會導致神經系統創建顏色變化。
可能的原因2:不同的視錐細胞被激活停留的時間不同,旋轉中的白色區域激活三種類型的視錐細胞,而黑色讓他們都失活,激活失活的順序不同(因為不同類型的視錐細胞花不一樣時間反應),導致大腦產生不同顏色

當然這些不能完全解釋幻覺來源,讓俺們期待一下未來吧~

?有人提問色盲看不看得到,其實色盲就是視錐細胞的仨小兵缺斤少兩了,本來就接受不到,何況是這種需要特別敏感才能看到的顏色啊

?至於都看不到的孩子們,不要擔心啊,這完全不影響你們的生活不是嗎?是你們的視錐小兵沒那麼敏感的能夠捉到每一個光元素罷了

?還有人問我說看到好多奇奇怪怪的顏色,樓主這裡只能猜想是紅綠藍三原色都能被或多或少看到,他們變換交疊產生的彩虹色


如果看了上面的東西還不懂的話看這裡,忽略丑字please(樓主糾結了很久才放上來的)

最後一些開一些小腦洞:輪子轉的越快看的學清楚,外界形象並不拘泥,圓的方的都無所謂

自製Benham"s disk &>3
Make a spinner by drawing a circles, at least 4 inches in diameter, on cardboard.

Cut the circles, making it as round as you can and ke a hole in the centre with a toothpick.

Insert the toothpick into the hole. The toothpick should stick out about half an inch. Break or cut the toothpick in half.

Twist the toothpick to spin the spinner. Next, download and print out one of the Benham graphics from here

You can stick these graphics on your spinner and then use the toothpick on a flat surface to spin the wheel and create your own

如有錯誤敬請指正
有空用電腦上圖,手機黨好慘,覺得對的給個讚唄~
————————————————
7月15日凌晨應邀上圖順便更新,驚奇的發現之前寫的跑到了百度百科裡,還有大錯字
=_=讓我怎麼吐槽好呢


侯主播答的好,沒有回答「為什麼因人而異」,但論據還是有科普作用的,起碼解釋變換的黑白視圖下人們會產生視覺錯覺的效果。
最初是騰訊空間有人以此圖為性格做歸類分析,類似血型性格、生辰八字和星座分析,然後很想黑它,就詳細研究研究,以下是成果:

光線→角膜→瞳孔→晶狀體(折射光線)→玻璃體(固定眼球)→視網膜(形成物像)視神經(傳導視覺信息)大腦視覺中樞(形成視覺)

視網膜之前的條件大致屬於物理性質上的一致,故無需討論。
從不同的地方從視網膜說起。目前認為,物像落在視網膜上首先引起光化學反應,已從視網膜上提取出感光物質。這些物質在暗處呈紫紅色,受到光照時則迅速退色而轉變為白色。
視網膜充滿神經細胞是信息的最開始接收體。而人的視網膜似乎條件也一致,唯一不同的是生物量上的區別。
哺乳動物光感受器細胞模式圖光感受器按其形狀可分為兩大類,即視桿細胞和視錐細胞。視桿細胞在光線較暗時活動,有較高的光敏度,但不能作精細的空間分辨,且不參與色覺。在較明亮的環境中以視錐細胞為主,它能提供色覺以及精細視覺。視錐細胞中含有三種不同的視色素,分別對紅、綠及藍紫顏色敏感。這三種觀色素互相搭配,就能感覺到五顏六色的色彩世界。 環境亮度介於兩者之間時,視錐細胞和視桿細胞共同起作用,稱為間視覺或介視覺。(視覺二元論
視色素是以一種生色團(hnomogen)作為輔基的色素蛋白,或者說是由生色團和視蛋白(opsin)兩部分組成。由於生理學上所測得的光譜敏感度曲線是與光感受器內光敏色素(視色素)的吸收光譜一致,因此認為視色素是感受光的最初的物質基礎。視色素的視蛋白部分,由於結構較為複雜,其化學組成尚未完全弄清。但是它的生色團部分,由於結構較為簡單,可以認為已經研究得比較清楚。
視色素的生色團有視黃醛1(亦簡稱視黃醛)和視黃醛2兩種。視黃醛1是維生素Al(亦稱視黃醛)的醛型,而視黃醛2則是維生素A2(亦稱去氫維生素A)的醛型。
以視黃醛1作生色團的視色素稱為A1視色素;以視黃醛2為生色團的視色素稱為A2視色素。不同種類的視色素,其吸收光譜的峰值各不相同,一般Al視色素的吸收峰值比A』視色素的吸收峰值更偏於可見光光波的短波方向(即偏藍紫色光,長波光即偏黃紅色光)。

動物本身不能合成維生素A1,所以人和動物必須從外源直接攝取維生素A。維生素A必須首先轉變成它的醛型(視黃醛c19H27CHO),才能與視蛋白結合形成視色素。而視黃醛的側鏈上有4個雙鍵,但只合成了6種異構體,又增加了變數。所以不同的人眼的視色素會有區別。
視紫紅質在亮處分解,在暗處又可重新合成。人在暗處視物時,實際上既有視紫紅質的分解,又有它的合成。光線愈暗,合成過程愈超過分解過程,這是人在暗處能不斷看到物質的基礎。視紫紅質在分解和再合成過程中,有一部分視黃醛將被消耗,主要靠血液中的維生素A補充。如維生素A缺乏,則將影響人在暗處的視力稱為夜盲症

顏色視覺是一種複雜的物理-心理現象,顏色的不同,主要是不同波長的光線作用於視網膜後在人腦引起的主觀印象。人眼一般可在光譜上區分出紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等七種顏色,每種顏色都與一定波長的光線相對應;但仔細的檢查可以發現,單是人眼在光譜可區分的色澤實際不下150種。紅、綠、藍三種色光(不是這三種顏色的顏料)作適當混合,可以引起光譜上所有任何顏色的感覺,這「三原色混合原理」(下圖左側)不僅早已廣泛地應用於彩色照相、彩色電視等方面,而且被用於說明顏色視覺的產生原理本身。

以上是接收信息的過程(第一個反應只需一萬億分之幾秒的時間),然後還有傳遞信息、信息處理的過程:光感受器興奮後,產生電子脈衝被傳到神經節細胞,再傳到視神經。其信號主要經過雙極細胞傳至神經節細胞,纖維最終到達大腦後部(枕骨腦葉)。這個位置叫做基本視覺皮層,大腦在這裡將電子脈衝解譯為視覺信號
但在外網狀層和內網狀層信號又由水平細胞和無長突細胞進行調製。這種信號的傳遞主要是經由化學性突觸實現的,但在光感受器之間和水平細胞之間還存在電突觸(縫隙連接),聯繫彼此間的相互作用。

三原色學說雖然比較圓滿地說明許多色覺現象和色盲產生的原因,並已在光感受細胞的一級得到了實驗證實,但並不能解釋所有的顏色視覺現象,如顏色對比現象就是一個例子。試將藍色的小紙塊放在黃色或其它顏色的背景上,會覺得放在黃色背景上那個藍紙塊特別藍,同時覺得背景也比未放藍紙塊時更黃(在我國北方的黃土高原,當春天的風造成黃塵蔽日的情況時,會覺得平常的日晃燈管的光線變得較藍了)。這種現象稱為顏色對比,而黃和藍則稱為對比色或互補色。顏色對比現象只出現對比色之間,而不是任意的兩種顏色之間。互為對比色的顏色對尚有:紅和綠以及黑和白。根據顏色對比等不容易用三原色學說圓滿視覺現象,幾乎是在三原色學說提出的同時就出現了另一種色覺學說,稱為對比色學說(Hering,1876)。
在視錐細胞一級,不同色光以引起三種不同視錐細胞產生不同大小的超極化型電變化進行編碼;但到了水平細胞一級或其它級細胞(包括某些中樞神經元),信息又進行重新編碼,不同顏色可以用同細胞對互為對比色的顏色出現相反形式的電反應來編碼。最後大腦給予處理。

以上事實說明,顏色視覺的引起是一個十分複雜的過程,它需要有從視網膜視錐細胞到皮層神經元的多級神經成分的參與才能完成,然後大腦皮層的處理,加之心理作用,產生視覺認知。
所以有神經參與人們就會聯繫到心理學,但是不是性格歸類的說法啊,同志們(好吧我又沒情趣了)。

所以
1、是對比色的高頻切換導致視覺細胞高強度工作,加強突出了某些色素的活躍度高低
2、為何我從純黑白轉盤內能看到的是暗黃色,是我的紅綠色視素比較活躍。我同事說他看到深藍色,是他藍色視素比較活躍
3、個人心理上對於某顏色的偏愛而產生的下意識的聯想而反作用於視覺
4、答案不確定。僅供參考。

我是搬運工而已,感謝百度。


看了排在前面兩位的答案,感覺資料很豐富,但看得頭暈眼花,在此我嘗試一下根據以上兩個答主的資料,加上我粗淺的醫學知識,總結出一個簡潔的回答,並在此基礎上增加一些神經傳遞方面的知識。關於眼睛解剖、顏色的理論,請參照前面兩位的答案。


認真看了以上答案,我覺得前面兩位答案還忽略了一個重要的知識點——「動作電位」。動作電位是神經纖維(神經細胞的一部分)傳遞信號的方式,是一種電信號,其產生具有「有」或「無」的特點,即刺激強度達到或超過閾刺激就產生一次信號,刺激強度在閾刺激以下就不會產生信號。而不同的細胞的閾刺激,甚至同一細胞的不同狀態的閾刺激都是不同的。我想這就是前面答案所說的敏感性不同的原因。


視覺通路:視錐細胞/視棒細胞→雙極細胞→神經節細胞→腦。神經細胞內部通過電信號傳遞(可想像一個很長的細胞,信號需從一端傳遞到另一端),神經細胞間通過突觸傳遞(前一個神經細胞把電信號轉換成化學信號,化學信號由一個神經細胞傳遞給下一個神經細胞,後面的神經細胞再把化學信號轉換成電信號)。在神經細胞間的傳遞過程中還存在會聚效應,即前面多個神經細胞同時向同一個神經細胞傳遞信號,下一級的神經細胞會把所有的信號整合,然後再傳出去,我想這是產生三原色以外顏色視覺的原因。


要產生視覺,首先視錐細胞/視棒細胞必須產生電信號——動作電位,然後信號才能通過視通路一級一級傳遞,最終傳入大腦皮層,產生視覺。


綜上所述:不同人看到不同顏色的原因就在於,同樣強度的光(白色包含所有顏色的光,黑色是什麼光都沒有),對於不同人,會使不同數量的不同類型的視錐細胞(紅、綠、藍三種)產生電信號——動作電位,經一級一級的傳遞,一級一級的整合,最終產生不同顏色的視覺。

以上答案是根據我個人的理解及記憶中的知識編寫,如存在理解或記憶錯誤,望專業人士指正。


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