Este buraco escuro cresce quando olhamos para ele: verdade ou ilusão?

A ilusão do buraco em expansão é um fenômeno visual convincente no qual um padrão estático e concêntrico [termo na geometria que indica algo que tem o mesmo ponto central] evoca uma forte percepção de movimento contínuo para frente
Artigo publicado na arXiv

Como funciona a ilusão?

Segundo os especialistas, a ilusão não provoca apenas um efeito de percepção em quem olhar a imagem. Ao observar fixamente a figura, há efeitos físicos como a dilatação da pupila, uma resposta fisiológica do organismo vista também na escuridão, por exemplo, quando a pupila apresenta uma dilatação para que mais luz penetre nos olhos.

Para entender como os olhos e o cérebro atuam neste processo, os cientistas usaram um modelo computacional que imita o funcionamento da retina. Estrutura localizada na parte posterior do olho, a retina transforma os estímulos luminosos em estímulos nervosos que serão transmitidos ao cérebro, onde as imagens serão "lidas".

Segundo a pesquisa, a ilusão da expansão tem início nos olhos e depois é transmitida ao cérebro. Ao olhar para a imagem, parte das células ganglionares da retina (neurônios que conectam a entrada da retina aos centros de processamento visual dentro do sistema nervoso central) foca no ponto escuro maior, e parte enxerga os pontos escuros menores. Quando recebe diferentes informações, o cérebro tende a ficar confuso e entende que o ponto maior está aumentando de tamanho e se movimentando.

A ilusão de que o ponto preto está se mexendo foi comprovada pelos cientistas a partir do chamado filtro Diferença de Gaussianos, ou DoG. Este sistema computacional tem um algoritmo que detecta bordas em imagens e funciona de forma semelhante à visão humana, criando uma versão borrada de determinada imagem e aplicando dois raios de desfocagem, imitando as células ganglionares da retina. A partir do DoG, os pesquisadores concluíram que diferentes células interpretam a mesma imagem de maneiras também diferentes.

Ao simular o processamento feitos pelas retinas, a dupla responsável pelo estudo conseguiu explicar os mecanismos decorrentes dessa ilusão. "Com base em nossos resultados, levantamos a hipótese de que a ilusão surge da inibição lateral dependente de contraste no processamento visual inicial", diz o artigo. Neste cenário, as células nervosas inibem ou reduzem a atividade de células próximas, gerando a ilusão de expansão observada.

Gradientes de contraste e processamento espacial multicamadas contribuem para a percepção de expansão, alinhando-se intimamente com descobertas psicofísicas e apoiando o papel das células ganglionares da retina na geração desse sinal de movimento ilusório.
Artigo publicado na arXiv