Blog

Halverwege juli brachten we een bezoekje aan World of Mind. Deze prikkelende tentoonstelling op de site Tour & Taxis (Brussel) is een uitgebreide interactieve belevenis in het thema van illusies, of hoe je zintuigen je wel eens durven bedriegen. We bewonderden er heel wat klassieke optische illusies op wandvullend formaat, ons evenwichtszin raakte danig in de war tijdens enkele duizeling­wekkende passages, we namen bijzondere foto’s met een ontwricht perspectief, er waren spiegel­zalen en ruimtes met kleur­effecten, we geloofden meermaals onze oren niet, zelfs onze tastzin werd op de proef gesteld.

Deze blogpost is gegroeid vanuit onze ervaringen op World of Mind zelf, en de meeste foto’s hebben we op de tentoonstelling genomen, maar we berichten verderop ook over heel wat andere indrukwekkende illusies. World of Mind is werkelijk erg uitgebreid en leerzaam, maar de beschikbare ruimte is er helaas niet onbeperkt (al deden spiegeleffecten soms uitschijnen van wel). Er zijn gewoon zó veel boeiende brein­brekers dat we het niet kunnen laten om ze te vernoemen!

Ook moeten we alvast opmerken dat niet elke illusie even eenduidig te verklaren valt. De precieze werking van onze hersenen en hoe die betekenis geven aan zintuiglijke prikkels is nog steeds verre van goed begrepen. World of Mind bood een aantal duidelijke video’s aan over de zintuigen (mikkend op een jongere doel­groep maar toch de weten­schap niet schuwend, in het Nederlands, Frans en Engels). Voor thuis is een instructieve en laag­drempelige introductie het boek Sensation and perception van Schwartz en Krantz (1).

Nog een laatste voorafgaande aantekening: herinner je je onze blogpost over het moiré-effect? Ook die kon je live gewaarworden op de expositie. Bij die post waarschuwden we de lezer die gevoelig is voor de soms duizeligmakende effecten. Ook hier geldt natuurlijk: ben je daar gevoelig aan, kijk en experimenteer dan op eigen risico.

Onmogelijke vormen

Iedereen heeft wel eens een optische illusie gezien — sommige zijn ronduit wereldberoemd. Zo zijn er onmogelijke figuren zoals hieronder: links zie je de duivelsvork (of blivet), die afhankelijk van je gezichtspunt twee of drie tanden heeft, en rechts de onmogelijke driehoek van Penrose met drie rechte hoeken in een inconsistent perspectief. De beroemde kunstenaar M. C. Escher was gefascineerd door die driehoekige structuur en verwerkte die graag in zijn prenten (2). Tijdens de tentoonstelling kon je ook enkele constructies bestuderen die, vanuit de juiste hoek bekeken, precies tot zo’n onmogelijke figuur lijken samen te smelten.

Ons vermogen om een tweedimensionaal beeld ruimtelijk te interpreteren lijkt haast vanzelfsprekend. Even grote voorwerpen komen groter over naarmate ze dichterbij staan: de evidentie zelve! Enkele installaties op World of Mind doen je daar toch even bij stilstaan. Zo kon je er een foto nemen in een kamer van Ames: een vervormde kamer die er vanuit het juiste perspectief volkomen normaal uitziet … tot er enkele personen in poseren of rondlopen!

Het idee achter deze illusie heet forced perspective : het manipuleren van perspectief om voor­werpen ogen­schijnlijk te herschalen. De techniek wordt concreet gebruikt in architectuur, fotografie en cinematografie, zoals in Peter Jacksons verfilming van The Lord of the Rings om tovenaar Gandalf groter te doen lijken dan de hobbits (3). Toeristen maken er gretig gebruik van in de iconische kiekjes met de toren van Pisa. Zelfs in de dieren­wereld is het fenomeen niet ongekend: mannelijke prieel­vogels steunen erop om hun bouw­werken groter te doen lijken en indruk te maken (4).

Als je denkt dat zo’n kamer van Ames al een architecturale tour de force is, google dan eens naar een upside down house. Over heel de wereld vind je zo’n huizen die — je raadt het nooit — volledig ondersteboven gebouwd zijn. Je kan erin rondwandelen en wel erg bevreemdende foto’s nemen! Wij bezochten in 2018 zo’n wonderlijk etablissement in Estland: Tagurpidi Maja (Ests voor “ondersteboven huis”).

Zintuiglijke twisten

Er zijn tal van figuren die je brein op andere manieren foppen. In de cafémuurillusie — zo genoemd omdat het effect werd opgemerkt in een bak­stenen muur van een café in Bristol — lijken lijnen scheef te lopen terwijl ze in realiteit perfect horizontaal liggen. In de illusies van Hering en Wundt lijken lijnen naar binnen of naar buiten te buigen, terwijl ze eigenlijk even­wijdig blijven. De illusie van Zöllner ligt daar een beetje tussenin. Hetzelfde effect kan ook een reeks cirkels eruit doen zien als een enkele spiraal, in de illusie van Fraser (5) (6). Hoe al deze illusies precies tot stand komen, is tot op vandaag nog niet helemaal duidelijk.

Ook qua grootte zijn er vele curiositeiten. Hierboven zie je een dynamische variant op de illusie van Müller-Lyer, waarbij lijnstukken korter of langer lijken naargelang de richting van de pijlpunten op de uiteinden. In de illusies van Ebbinghaus en Delboeuf lijken figuren van dezelfde grootte kleiner of groter afhankelijk van wat errond staat. De effecten zijn misschien niet gigantisch, en nemen na een tijdje af, maar spelen onderbewust een niet te onderschatten rol: marketeers weten bijvoorbeeld maar al te goed dat eenzelfde portie voedsel in één oogopslag groter lijkt op een klein bord dan op een groot! Er wordt nog steeds onderzoek gedaan (7) naar in welke mate dergelijke illusies ons gedrag beïnvloeden, of ook dieren vatbaar zijn, …

Nog een klassieke breinbreker is het Stroopeffect: hoe snel kun je, van de woorden hieronder, de kleuren opnoemen?

ROOD BLAUW GROEN BLAUW GEEL ROOD GROEN BLAUW ROOD ROOD GROEN GEEL BLAUW GROEN ROOD GEEL BLAUW ROOD GEEL GROEN BLAUW GEEL

Al die voorbeelden illustreren mooi hoe sterk de hersenen onderbewust rekening houden met context of achtergrond bij het trekken van conclusies. In hetzelfde genre is er ook een indrukwekkende auditieve illusie, het McGurkeffect (8), waarbij eenzelfde klank anders overkomt bij verschillende begeleidende beelden. Op de tentoonstelling vond je een installatie met twee tv-schermen. Een bandje speelde er steeds opnieuw de lettergreep /ba/ af. Richtte je je aandacht op de persoon op het ene scherm, dan hoorde je inderdaad een overtuigende /ba/, maar onder de conflicterende mondbewegingen op het andere scherm werd dat plots een /fa/! Je kan online heel wat demonstraties terugvinden. En een bijkomend voordeel is dat je die thuis naar believen weer kan stopzetten, in tegenstelling tot op de tentoonstelling …

Even tussendoor, een weetje: het natuurlijk op­tredende element met de hoogste massa­dichtheid op aarde is osmium. Wat weegt dan meer, een kilo osmium of een kilo piep­schuim? Strikvraag natuurlijk! De illusie van Charpentier is daar een fysiek analogon van. Je kon op de expositie enkele houten blokken oppakken van verschillende groottes maar met hetzelfde gewicht. Toch lijkt een groter blok stukken lichter dan een kleiner blok. Onze hersenen koppelen gewicht immers spontaan aan volume en vergelijken dus veeleer een relatieve massa­dichtheid dan een absolute massa.

Om nog even terug te keren op dat weetje: met een massadichtheid van meer dan 22 g/cm³ weegt een kubusje osmium van 4 bij 4 bij 4 centimeter al bijna anderhalve kilo. Anderzijds is de record­houder voor lichtste vervaardigde vaste stof het zogenaamde aero­grafeen (9): een materiaal met veel­belovende toepassingen en een dichtheid van 0,16 mg/cm³. Voor diezelfde anderhalve kilo heb je zo al meer dan 9 kubieke meter aan aero­grafeen nodig! Wees maar zeker dat dat onze hersenen in de war zou brengen bij het vergelijken.

Een laatste voorbeeld van zintuiglijke conflicten kon je ook live ondervinden op World of Mind. Helemaal aan het begin was er een gang met een lichte helling die volledig gecamoufleerd werd door de zwart-witte kronkelige inkleding. En helemaal aan het einde liep je door een gang binnen een roterende kleurrijke koker, met duizelende resultaten. Voor wie z'n evenwichtszin niet wou saboteren, was er ook een omleiding voorzien, maar wij liepen met plezier heen en weer.

Suggestieve vormen, kleuren en bewegingen

Naast het analyseren van context of het ontwarren van occasionele zintuiglijke conflicten, is het brein ook gewoon om onder­bewust ontbrekende informatie aan te vullen. Denk maar aan een tekst waarin enkele letters of zelfs hele woorden mankeren: meestal lees je daar zo over. Opnieuw zijn er mooie illusies die inspelen op dat vermogen om spontaan gaten bij te werken. In de illusie van Ehrenstein bijvoorbeeld (hieronder links) of de driehoek van Kanizsa wordt met zwarte lijnen een contour gesuggereerd; onze hersenen vullen die maar al te graag in en zien heldere cirkels of driehoeken, terwijl die er helemaal niet getekend staan. Bij het neoneffect gebeurt iets gelijkaardigs door middel van contrasterende kleuren. En in het waterverf­effect (hieronder rechts) lijkt een wit gebied een lichte tint over te erven van heldere complementaire kleuren langs de rand.

Nog een stukje intenser zijn de optische illusies die beweging of geflikker suggereren. In de roosterillusie van Hermann lijken allerlei spook­achtige vlekken te dansen over roosterlijnen, en in varianten kun je contrasterende stippen zien schitteren. Waar het effect precies vandaan komt, is nog onduidelijk. Een vroegere hypothese steunde op eigenschappen van ganglion­cellen in het netvlies, maar daar wordt vandaag aan getwijfeld (10) — het gefonkel kan onverklaarbaar sterk verminderd of zelfs volledig teniet­gedaan worden door kleine aanpassingen aan de illusie, zoals golvende rooster­lijnen in plaats van rechte.

Hieronder staan nog enkele illusies waar meer consensus is over de aanleiding, met links de illusie van Ninio. Je kan erop inzoomen of klikken om die in het groot te bekijken. Wanneer je focust op de kruispunten, dan kun je enkele omlijnde zwarte stippen ontwaren … maar die verdwijnen weer zodra je verder kijkt naar een ander kruispunt.

De verklaring schuilt in het verschil tussen ons centraal en perifeer gezichtsveld. Middenin ons netvlies bevindt zich de macula : het gebied dat mits voldoende verlichting instaat voor het centraal zicht, en in het bijzonder de scherpe details en kleuren. Je ziet echter meer dan dat wanneer je recht vooruit kijkt! Buiten dat centrale blikveld ligt het perifere blikveld. Daar vangen we vooral beweging op, niet zozeer detail of kleur. De ogen zijn dus gewoon niet uitgerust om de details van alle stippen in de illusie waar te nemen, en eenmaal in het perifeer blikveld worden de paar geregistreerde details algauw weggecijferd door de hersenen.

Het hedendaagse mediagebruik vergt erg veel van ons centraal zicht, dat de hersenen ook meer concentratie kost om te verwerken — daarom is te veel schermtijd zo uitputtend voor de ogen en het concentratievermogen.

Ernaast zie je een kleurvariant op een klassieker, de lilac chaser. Wanneer je geconcentreerd naar het middelpunt kijkt, zie je tussen de oranje vlekken algauw een uitgesproken blauwe vlek meedraaien. De boosdoener daar is het gewenningseffect of neurale adaptatie (11): wanneer zenuwcellen eenzelfde zintuiglijke prikkel blijven waarnemen, bijvoorbeeld eenzelfde geluid, tast, geur of kleur, dan daalt de gevoeligheid daarvoor en ook onze hersenen corrigeren voor die constante stimuli. Muziek op een festival klinkt na een tijdje minder luid, een indringende geur valt minder op. In dit geval wordt onze kleurperceptie wat geherkalibreerd om te compenseren voor de overstimulus aan oranje. Valt dat oranje plots weg, dan blijft er kort een nabeeld zinderen in de complementaire kleur, i.e. blauw. Dat nabeeld dooft snel weer uit maar door de snelle beweging van de stippen blijft het effect aanwezig.

We eindigen met enkele illusies die beweging suggereren. Ze werken opnieuw beter wanneer je ze openklikt of inzoomt. Recht kijken heeft weinig gevolg, maar met je ogen over (of zelfs naast) de figuur rond­dwalen geeft plots erg dynamische effecten. Fraser en Wilcox rapporteerden als eerste over hersen­schimmige beweging in het perifere zicht. Intussen doen veel varianten de ronde, zoals de roterende slangen van Kitaoka hier­onder links. Best een overweldigende ervaring in de tentoonstelling, op die schaal! Er wordt nog steeds onderzoek gedaan naar welke mechanismen deze illusies juist in gang zetten (12).

Krijg je maar geen genoeg van illusies in alle vormen, kleuren en maten? Je vindt er duizenden op het wereldwijde web (bijvoorbeeld in het online wetenschaps­magazine Nautilus (13)) en boeken­rekken vol lees­materiaal. Toegeven, het is lastiger om ook het weten­schappelijk onderzoek erachter terug te vinden. Een boeiend boek daarvoor is The Oxford Compendium of Visual Illusions  (14), een lijvige collectie van meer dan 100 hoofdstukken (over 800 bladzijden) geschreven door experts in het onderzoeks­gebied. En natuurlijk vind je op de tentoonstelling World of Mind zelf ook heel wat instructief materiaal om de werking van de zintuigen te begrijpen, toegankelijk maar niet trivialiserend. Wat ons betreft een aanrader!

1. Bennett Schwartz, John Krantz, Sensation and perception. SAGE Publications, 2014 (↩)
2. Chris Mortensen, Steve Leishman, Peter Quigley, Theresa Helke, How many impossible images did Escher produce? The British Journal of Aesthetics, vol. 53, no. 4, 2013, p. 425–441. (↩)
3. Mark Sawicki, Filming the fantastic: a guide to visual effects cinematography. Routledge, 2011. (↩)
4. Laura Kelley, John Endler, How do great bowerbirds construct perspective illusions? Royal Society Open Science, vol. 4, no. 1, 2017. (↩)
5. Geoffrey Stuart, Robert Day, The Fraser illusion: simple figures. Perception & Psychophysics, vol. 44, no. 5, 1988, p. 409–420. (↩)
6. Geoffrey Stuart, Robert Day, The Fraser illusion: complex figures. Perception & Psychophysics, vol. 49, no. 5, 1991, p. 456–468. (↩)
7. Koert Van Ittersum, Brian Wansink, Plate size and color suggestibility: the Delboeuf illusion’s bias on serving and eating behavior. Journal of Consumer Research, vol. 39, No. 2, 2012, p. 215–228. (↩)
8. Agnès Alsius, Martin Paré, Kevin Munhall, Forty years after hearing lips and seeing voices: the McGurk effect revisited. Multisensory Research, vol. 31, no. 1–2, 2018, p. 111–144. (↩)
9. Phys.org (28 juni 2017), Guinness World Records names graphene aerogel as world's least dense 3-D printed structure. (↩)
10. Peter Schiller, Christina Carvey, The Hermann grid illusion revisited. Perception, vol. 34, no. 11, 2005, p. 1375–1397. (↩)
11. Michael Webster, Evolving concepts of sensory adaptation. F1000 Biology Reports, vol.4, no. 21, 2012. (↩)
12. Bevil Conway, Akiyoshi Kitaoka, Arash Yazdanbakhsh, Christopher Pack, Margaret Livingstone, Neural basis for a powerful static motion illusion. The Journal of Neuroscience, vol. 25, no. 23, 2005, p. 5651–5656. (↩)
13. Nautilus (24 oktober 2018), 12 mind-bending perceptual illusions. (↩)
14. Arthur Shapiro, Dejan Todorović, The Oxford compendium of visual illusions. Oxford University Press, 2017. (↩)