In de volksmond heeft het 'gezichtsbedrog', maar de wetenschap spreekt liever van 'optische illusie'. Studie-object van fysiologen en psychologen, en in principe ook zeer geschikt voor filosofische contemplatie. In VPRO's wetenschapsrubriek Noorderlicht uitgebreid aandacht voor het verschijnsel, waarmee ook beeldend kunstenaars (het voorbeeld is natuurlijk Escher) soms prachtig mee uit de voeten kunnen. Hugo Blom bekeek alvast een item en sprak met de Nijmeegse psycholoog Thomassen.
Gezichtsbedrog, dat is de term die de meeste bekendheid geniet, wanneer het gaat om voorstellingen die het oog en de geest in verwarring brengen. De wetenschap heeft voor hiervoor een mooiere term bedacht, optische illusie. Inderdaad, de wetenschap, want de onmogelijke figuren van Escher, om maar even het bekendste voorbeeld van gezichtsbedrog te noemen, blijken meer inzicht over de werking van het waarnemingssysteem te kunnen verschaffen.
Wat is nu precies waarneming en welk proces gaat vooraf aan het eigenlijke zien?
De technische vooruitgang van de afgelopen vijftien jaar stelt de wetenschap in staat nauwkeurig onderzoek te doen naar de hersenprocessen die zorgen dat de mens de wereld om zich heen kan waarnemen. Met 'de wetenschap' wordt in dit geval vooral de neuro-anatomie (onderzoekt structuur en werking van het zenuwstelsel) bedoeld.
Noorderlicht behandelt zondag een thema, het zien. In de uitzending zit oa een item van Piet Hoenderdos over het onderzoek dat prof. dr. ir. W. A. van der Grind doet naar de locatie van de circa zestig gebieden in de hersenen die verantwoordelijk zijn voor de waarneming. Daarover verderop in dit artikel meer. Nu eerst terug naar wat 'het oog bedrogen' genoemd kan worden, de optische illusies.
De waarneming van de werkelijkheid is niet onder een noemer te vangen. Als zien een strikt fysiologisch proces zou zijn dan is het voldoende om de weg te tekenen die het beeld volgt vanaf het moment dat het op het netvlies valt via het zenuwstelsel tot aan het moment dat het wordt omgezet in relevante informatie. Maar zo simpel is het niet. Kennis, ervaring en verwachting spelen ook een rol bij het vaststellen van een beeld. Vandaar dat waarneming ook een terrein is waarop de psychologie zich geworpen heeft. En bij nadere beschouwing zou zelfs kunnen blijken dat zien ook een filosofische kwestie is. Immers, klopt onze interpretatie van de werkelijkheid. Is zij zoals wij haar willen zien of is zij 'echt'.
Die vraag speelt een voorname rol bij optische illusies. Die zijn echt in de zin dat ze op papier bestaan, maar in de werkelijkheid niet te realiseren zijn.
Prof. dr A. J. W. M. Thomassen is hoogleraar in de psychologische functieleer aan de universiteit van Nijmegen. Tien jaar geleden publiceerde hij in het vakblad Psychologie een artikel over optische illusies, maar de belangstelling blijkt na een decennium nog niet vervaagd. Tijdens het gesprek haalt hij uit alle hoeken van zijn kamer voorbeelden, modellen en platen tevoorschijn om de leek duidelijk te maken wat illusies zijn, wat niet en wat de psychologie met 'het zien' heeft.
Wat is een optische illusie?
'Allereerst is het van belang onderscheid te maken tussen de verschillende soorten optische illusies die vaak over een kam geschoren worden. Ten eerste zijn er illusies die veroorzaakt worden doordat mensen dingen anders zien dan ze na meting blijken te zijn. Dat is een gevolg van het feit dat het perceptueel systeem, i.e. het systeem dat onze waarneming stuurt, is uitgerust met detectoren, bepaalde cellen in het zenuwstelsel, die reageren op een richting of een bepaalde contrast-relatie die bestaat tussen een licht een donker gedeelte van een stimulus (het beeld dat op het netvlies valt, hb). Er zijn mechanismen die een stimulus selectief oppikken en ten gunste van een betere waarneming het contrast versterken of de richting van een object specificeren. Door die versterking van dat contrast of de richting van een lijn ontstaat wat ik zou willen noemen een keiharde illusie. Een goed voorbeeld daarvan is deze tekening. (Thomassen tekent een aantal parallel lopende lijnen en zet door de lijnen een arcering. De arcering loopt door lijn 1 van linksboven naar rechtsonder en bij lijn twee tegengesteld). Door die arcering neem je plotseling waar dat ze niet meer parallel, maar uit elkaar lopen. Dat is een foutieve waarneming waarbij je je verwachting, je kennis, of je ervaring niet gebruikt. Die effecten treden gewoon op omdat het zenuwstelsel zo is gebouwd.
Ik heb daar zelf wel een idee over. Ik geloof dat die afwijking in de hardware (het zenuwstelsel) ingebouwd is. In denk dat er voor iedere richting een of andere detector in de hersenen aansprakelijk is. Maar dat valt binnen de fysiologie'
Het idee van Thomassen is nu precies waar prof. dr. ir. Van der Grind onderzoek naar doet. Die veronderstelt dat ieder van de ongeveer zestig gebieden in de hersenen die verantwoordelijk zijn voor de waarneming een specifieke taak heeft. Deze taken lopen uiteen van het waarnemen van kleur tot het waarnemen van richting. Het mooie van het item over Van der Grind is dat de kijker zelf proefkonijn wordt. De camera is gericht op een computerscherm waarop zich een zwart vlekje, het fixatiepunt, bevindt. Van der Grind laat de kijker zich gedurende twintig seconden op dat punt concentreren. De achtergrond op het scherm beweegt tijdens deze periode in een richting. Vervolgens staat de achtergrond stil. Nu neemt de kijker opeens een tegengestelde beweging plaats. Het experiment toont aan dat de voor de eerste beweging specifieke ontvangers in de hersenen 'uitgeput' raken. Dan ontstaat de tegengestelde beweging als complementair na-effect.
Tot zover de illusies waar het zenuwstelsel aansprakelijk is. Voor welke illusies is er geen fysiologische verklaring te vinden?
Dat zijn de illusies die te maken hebben met kennis. Algemeen gesteld kun je zeggen dat de waarneming gebaseerd is op ervaring. Bijvoorbeeld het gegeven dat wij weten dat dit object (Thomassen zwaait een perforator door de lucht) toch hetzelfde is ook als ik het zo draai. Dat is kennis en ervaring. Daar komen die wat meer primitieve detectoren niet aan te pas. Als een deur opengaat, dan komt die bijvoorbeeld eerst als trapezium op je netvlies, we zien dat niet als een vormverandering, maar eenvoudig als een positieverandering.
Neem die jas die voor die deur hangt. Je ziet niet de hele deur en de jas werpt er een schaduw op en toch ga je er van uit dat de kleur van de deur achter die jas hetzelfde is. Je rekent er op dat het een constante is. En het beginsel van de constanten is heel wezenlijk voor al die kennis en ervaring en daarop gebaseerde verwachtingen die we in onze waarneming steeds een rol laten spelen.
Wij willen dat 'de wereld' is zoals
hij altijd geweest is?
'Nou ja willen, het is gewoon weten. Een stuk (steen)kool, dat is altijd zwart, dat weten we, maar je kunt het zodanig belichten dat 't lichter is dan een stuk papier. Iedereen zal het tegen beter weten in altijd zwart blijven vinden. Alleen als je er door een gaatje naar kijkt, dus de context van het object weghaalt, dan valt het systeem door de mand en is het opeens wel lichter dan papier.
Het verwachtingspatroon wordt in dat geval misleid en dan zie je onmiddellijk dat de waarneming niet meer klopt. Een beroemde illusie waarbij dat gebeurt is de Ames kamer. Een kamertje dat aan alle kanten scheef gebouwd is. Je kon er door een bepaald punt in kijken en dan zag je een vierkant kamertje. Het is zo gebouwd dat het alleen door dat ene punt als vierkant op je netvlies komt, en daarbij gebruiken we onze kennis. Kamers zijn recht, muren lopen parallel etc. Pas als je er iemand in ziet lopen gebeuren er hele rare dingen. Want je ziet die persoon in het verafgelegen gedeelte - wat je overigens niet ziet omdat je denkt dat de kamer vierkant is - naar je toe lopen. Je ziet die persoon dus groeien omdat hij of zij over een bepaalde afstand loopt die in werkelijkheid twee keer zo groot is als je waarneemt. Omdat je niet voorbereid bent op de mogelijkheid dat een kamer niet vierkant of rechthoekig is gaat de waarneming de mist in.'
Wat steeds een rol lijkt te spelen is dat het waarnemingssysteem te goed werkt en daardoor makkelijk te ontregelen is.
'Je zou kunnen zeggen dat er op het laagste niveau een heel selectieve perceptie plaatsvindt en dat wordt in een bepaald opzicht overdreven goed gedaan en in een ander juist overdreven slecht. Kleine contrasten worden heel goed opgespoord en dat is voor de waarneming heel belangrijk. Als je stroken grijs papier naast elkaar legt die steeds iets donkerder zijn dan worden de verschillen tussen die stroken opgescherpt. Net of er een schulpeffect ontstaat. Aan de ander kant is het ook heel belangrijk dat er voldoende verschillen optreden. Als er maar heel geleidelijke overgangen zijn dan zien we soms niet dat die er zijn.
Is het systeem dan wel betrouwbaar?
Ja waar ik mee begon was te zeggen dat je een aantal effecten hebt die je kunt verklaren door uit te gaan van de neurale structuur die - als je tenminste weet hoe die in detail werkt - daarvoor aansprakelijk gesteld kan worden. En daar kun je dus effecten als orientatieverschillen, kleurcontrasten, effecten in de tijd mee verklaren. De processen in het zenuwstelsel hebben een bepaalde nawerkingstijd. En daar doen we juist ook ons voordeel mee. De film werkt met zo'n nawerking. Stilstaande beeldjes die binnen een bepaalde tijd aan het oog worden aangeboden, vertonen ook beweging tussen de beeldjes, door die nawerking. Op een moment dat er geen beweging is vul je dat op door schijnbare beweging. Binnen dit verschijnsel zijn twee termijnen te onderscheiden, waardoor je een lange of een korte termijneffect krijgt. Als je bijvoorbeeld een rode cirkel kort op je netvlies geflitst krijgt, zie je kort daarna nog steeds rood. Dan is bij wijze van spreken de kleurstof nog niet uitgeput. Als je heel lang naar diezelfde cirkel kijkt en daarna naar een wit vlak dan zie je groen, de complement van rood. Dan is de kleurstof wel uitgeput.
Veel fysiologie. Wat moet een psycholoog met dit soort processen?
Zoals ik al zei, in ben niet echt thuis in die fysiologie. Maar ik probeer te begrijpen wat de menselijke waarneming stuurt. Hoe het komt dat wij de wereld uberhaupt waarnemen en hoe dat enerzijds door dat systeem, dat we nu eenmaal hebben meegekregen, wordt gedaan. Anderzijds hoe de zich in de loop van het leven ontwikkelende kennis een voorwaarde schept voor het waarnemen van een realistische wereld. Het is op zich natuurlijk een wonder. Als je doordenkt komt je uiteindelijk op een filosofische kwestie uit. Er is een buitenwereld en je hebt een zenuwstelsel en daarin komen interacties, structuren, of hoe je je dat verder ook moet voorstellen tot stand die leiden tot waarneming en percepties en die zeggen iets over die buitenwereld. En hoe dat kan is uiteindelijk een filosofische vraag, maar de voorwaarden waaronder dat gebeurt, de beïnvloeding van die processen kunnen we aardig bestuderen; door er meer analytisch naar te kijken dan een filosoof kan en misschien ook door er op een makroniveau naar te kijken, wat een fysioloog niet doet. De psychologie heeft daarin zeker een eigen bijdrage te leveren omdat zij zowel op biologische grondslag als op een grondslag die op ervaring en kennis berust en is dus van een andere orde is dan de fysiologie.
Heeft waarneming iets met bewustzijn te maken?
Niet alles wat het gedrag bestuurt hoeft bewust te zijn. En natuurlijk denkt de buitenstaander vaak, psychologie gaat over zieleroerselen, maar er is natuurlijk ook veel onderbewust gedrag. Wij zitten nu allebei ons evenwicht te bewaren op een stoel en we zijn ons niet bewust van al die vlakken waarop we met die buitenwereld in aanraking zijn en de krachten die we daarop uitoefenen maar die zijn aardig gebalanceerd en dat wordt onderbewust gerealiseerd, want het wordt allemaal uitgerekend. Hoeveel je moet duwen, welke spieren moeten worden aangespannen en daar is de psychologie zeker in geïnteresseerd.
Ik wil toch nog even terugkomen op de illusies. Ik ben tekeningen tegengekomen van de tekenaar George Verbeek die van boven naar onder en andersom gezien kunnen worden.
Aan zo'n tekening is visueel gezien niets problematisch. Ik zou het dan ook geen echte illusie willen noemen. We zijn natuurlijk gewend om onze wereld rechtop te zien en vooral als zo'n tekening betrekkelijk levensecht is dan wordt je waarneming niet in de val gelokt. Alleen als je er op geattendeerd wordt dat het nog wel eens iets anders zou kunnen zijn ga je er misschien iets ander in zien. Maar het is dan toch heel moeilijk om je dat allemaal voor te stellen zonder de tekening om te draaien. Mensen kunnen wel mentaal roteren. Je kunt in je verbeelding een visuele scene omkeren, maar dat gaat dan met verlies van detail gepaard. Die tekeningen zijn wel heel leuk en knap gedaan, maar verder zou ik het niet interessant willen noemen in de zin dat we door zo'n omkeerbaar plaatje een hoop nieuwe dingen over de waarneming te weten zouden kunnen komen. Het is meer een curiositeit, een grap. Het is ook allemaal maakwerk.
Maar alle optische illusies zijn toch bedacht? Bedoelt u dat er ook natuurlijke illusies zijn?
Ja, die zijn er zeker wel. Collega's van mij zijn een tijdje geleden om advies gevraagd over de Schipholtunnel. Die was zodanig geconstrueerd dat het leek of het einde van de tunnel dichterbij was dan in werkelijkheid. Het dak suggereerde dat door een verkeerde hellingshoek. Het gevolg was dat automobilisten te vroeg gingen afremmen en dat leidde tot diverse kettingbotsingen.
Hetzelfde geldt voor sommige geluidswallen die zo bedreigend kunnen zijn dat je vanzelf verder naar links gaat rijden. Dat heeft overigens niet zozeer met illusie te maken als wel met gebrek aan ervaring. Iemand die aan een vlakke horizon gewend is zal zich in de bergen wat minder op zijn gemak voelen. Uit Amerika komt het verhaal dat Indianen die in de bergen leefden en dus gewend waren aan de canyons zeer gewild waren als glazenwassers voor wolkenkrabbers. Zij hadden weinig moeite met dergelijke extreme hoogten. Al zal het feit dat ze zeer goedkope arbeidskrachten waren daar ook wel wat mee te maken hebben gehad. Voor dat soort waarneming is ervaring een vereiste. Zelf heb ik eens een keer een boom omgehakt en een weddenschap met een boswachter afgesloten. Op grond van zijn ervaring zou hij tot op de centimeter kunnen inschatten waar die boom terecht zou komen. De dag tevoren ben ik op enige afstand van die boom met een potlood in de hand gaan staan om te berekenen waar hij zou vallen. Ik kreeg gelijk, al zat hij er maar een halve meter naast.
