出品：科普中國

　　制作：蘇澄宇

　　監(jiān)制：中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心

　　當過“鏟屎官”的朋友，一定都見過這樣一幕：貓動不動就愛鉆“窩”。這個“窩”可能形態(tài)各異，圓的、方的、扁的……但都有一個共同點，那就是：窄。

　　什么是貓最喜歡的窩？

　　一個盒子。

　　沒錯，僅僅一個簡單的盒子就可以滿足貓對于窩的需求。

　　而且不只是盒子，幾乎所有狹窄的地方都有可能成為貓喜歡呆的地方。

　　貓也喜歡“畫地為牢”

　　圖源：catsplacess

　　這些好歹還是實實在在的 “藏身”之處，有一些簡直令人大跌眼鏡，比如：一個圈或框。

　　在2017年，一名推特用戶Danielle Matheson分享了兩張照片：

　　圖源：twitter

　　圖片上我們可以看到，當我們用膠帶在地板粘一個方框，貓咪就會自動坐進去。

　　隨后，一股給貓“畫地為牢”的熱潮被掀起。眾多鏟屎官紛紛效仿實驗。

　　令人詫異的是，相當多的貓都自動地踏進這個“怪圈”，這個“怪圈”背后，難道有什么魔力？

　　從下面這只貓震驚的表情看，方框確實有著不同尋常的魔力。

　　圖源：twitter

　　有的甚至為了搶方框領地，把另一只給趕出去了……

　　對這種現(xiàn)象的解釋，研究動物行為的科學家推測，因為貓是獨居動物，一天需要睡18個小時，所以需要一個安全的藏身之處來睡覺，而貓喜歡這種空間狹小的地方，地上的圈或方框提供了類似的狹小空間感，所以貓可能會把地上的圈或框當作類似盒子的存在。尤其是對于那些被奪走盒子的貓咪來說，它們更會把地上的框框當作庇護所。

　　什么是卡尼薩錯覺

　　那么問題來了，貓看到不存在的框會鉆進去嗎？啥？沒看明白，什么叫不存在的框？

　　首先，給大家科普一個心理學上的專業(yè)名詞：卡尼薩錯覺。所謂卡尼薩錯覺就是看到不存在的圖形輪廓，如下圖所示。

　　圖源：Wikipedia

　　這是一個有三個黑色“吃豆人”和三個角組成的圖案，并沒有其他圖形和多余的線條。

　　吃豆人 圖源：mental floss

　　看到這張圖，你一定感覺到了中間有一個白色的倒三角，雖然并沒有線條框出這個三角，邊緣的亮度對比也是一樣的。

　　這就是一種視錯覺，因為發(fā)現(xiàn)這種錯覺的人名叫Gaetano Kanizsa，所以叫卡尼薩錯覺。加上最初設計出來是一個三角，也被稱為卡尼薩三角。

　　卡尼薩三角是輪廓錯覺的一種。一般來說，我們要看到一個物體的輪廓至少需要明暗的對比，方框就是四條有色線條組成的一個形狀，邊緣的顏色對比、亮度對比，讓我們感知到了這個輪廓，看到了方框。但輪廓錯覺并不需要亮度對比、顏色對比，就可以看到輪廓線，這也就是輪廓錯覺。

　　從心理學的角度來看，之所以會有看到不存在的倒三角，是因為在這個信息紛雜的世界里，我們被各種視覺信息刺激轟炸，大腦會自覺組成其中的意義。因此如果有不完整的物體出現(xiàn)時，我們就會把它視為一個整體。在有缺口的地方，大腦會自動把輪廓補齊，以創(chuàng)造出有意義的、可以辨識的形狀。簡單來說就是“腦補”。

　　你以為的所見即所得，其實是視網(wǎng)膜在接受光信息之后，經(jīng)過大腦的推理分析，最終在你腦中呈現(xiàn)的圖像。

　　在現(xiàn)實生活中，我們經(jīng)常會下意識進行腦補。你看書哪怕是看到支離破碎的句子，可以腦補完整的內容；你看到魔術師劍柄和劍頭在箱子兩頭，可以腦補成箱子里的人被扎穿了……

　　在設計領域， Adobe的logo就是應用了卡尼薩錯覺的著名案例。

　　圖源網(wǎng)絡

　　貓也有卡尼薩錯覺嗎

　　很明顯，人是會產(chǎn)生卡尼薩錯覺的，那貓也會有這個錯覺嗎？

　　對于這個問題，動物行為學家Gabriella E. Smith也很好奇，于是她在2020年做了一個實驗，她找來了500個鏟屎官，讓他們在家里給自己家主子做實驗：讓貓咪面對不存在的方框，看它們會不會一屁股坐進去。這個不存在的方框就是卡尼薩方框。

　　卡尼薩方框 圖源：research gate

　　卡尼薩方框是由卡尼薩三角延伸而來的，也是由吃豆人組成的，只不過卡尼薩三角是3個吃豆人組成，而方框則是4個吃豆人。同樣的，這個不存在的方框也是腦補出來的。

　　鏟屎官準備好剪刀、尺子、膠帶、打印機，然后在地板上貼出3個等大小的圖案：一個圖案是上述的卡尼薩方框，另一個是反卡尼薩方框，最后一個是標準方框作為參照物對比。如下圖所示：

　　圖源文獻1

　　所謂反卡尼薩方框就是把吃豆人的方向轉了過來，它并不會讓你產(chǎn)生一個假想的方框。

　　貼出來大概就這效果：

　　圖源：文獻1

　　一切準備就緒后，鏟屎官們便讓貓咪來到試驗場地，進行選擇。為了避免使眼色干擾到貓咪的自我判斷，鏟屎官們戴上了墨鏡。整個實驗過程被手機拍攝下來，方便科學家統(tǒng)計結果。

　　科學家的預想是：貓會選擇卡尼薩方框和標準方框。

　　科學家對500個實驗視頻進行分析后，從其中篩選出30個有效數(shù)據(jù)（只有30人完成了實驗）。結果發(fā)現(xiàn)，貓咪選擇卡尼薩方框的概率和正方形方框的概率一樣，對于另外一個不構成形狀的圖案，則少之又少，這和預想的結果一樣。

　　圖源：文獻1

　　圖源：文獻1

　　看來，貓確實喜歡呆在地上的方框，哪怕是“不存在”的方框。

　　錯覺是怎么產(chǎn)生的

　　可是，為什么貓會有錯覺呢？

　　錯覺是大腦產(chǎn)生的反應，所以想要知道為什么，就得知道貓產(chǎn)生錯覺時，大腦到底做了什么？

　　不只是貓，所有動物注視物體的機理都是一樣的。首先，光線進入眼睛，之后眼睛把光信號轉化為電信號，再傳入大腦，大腦對電信號進行處理，最后變成視覺體驗，就是你看到的東西。

　　那視覺信號是傳入到大腦的哪個部位呢？

　　首先，視覺信號進入外側膝狀體，在那里信號被加工，把有用的信息提取出來，之后再傳到初級視覺皮層。

　　信息在初級視覺皮層進一步處理之后，傳入高級視覺皮層，再傳入其他腦區(qū)。調控是雙向的，也就意味著其他腦區(qū)還能反過來影響初級腦區(qū)……這里介紹略過了不少，感興趣的朋友可以去看“視覺皮層”相關的內容，此處不多贅述。

　　17個視覺皮層區(qū) 圖源：Wikipedia

　　當貓看到卡尼薩錯覺圖時，在某一個視覺皮層區(qū)產(chǎn)生了反應，只要知道是哪個地方的細胞產(chǎn)生了反應，就可以對其進行深入的研究。但要怎么知道哪個地方的細胞發(fā)生了反應？

　　前面說了，腦內的信號是電信號，也就是說只要探測到哪個地方的電信號產(chǎn)生了波動，即可判斷那個地方對錯覺圖產(chǎn)生了反應。

　　電生理實驗 圖源：文獻4

　　所以科學家只要把電極插入到不同皮層，再讓貓看錯覺圖，就可以知道貓的哪個部位產(chǎn)生了反應。這類實驗被稱為電生理實驗。科學家通過電生理實驗證實，在貓的視覺皮層中確實存在對錯覺輪廓反應的細胞（V1、V2、MT、MST、IT等區(qū)域）。

　　一個對貓的錯覺電生理學實驗 圖源：文獻3

　　但即便是電生理實驗發(fā)現(xiàn)了這些對輪廓錯覺有反應的細胞，也遠遠不能完美地解釋為什么貓會產(chǎn)生錯覺。因為我們只是知道哪里產(chǎn)生了錯覺，但并不知道具體如何工作的。另外，產(chǎn)生反應的細胞非常多，范圍很大，難道那么大一片細胞產(chǎn)生了反應，都只是為了產(chǎn)生錯覺嗎？

　　畢竟人類對于大腦的探索剛起步，很多探索和實驗都只能解釋部分原因。多數(shù)關于大腦的研究結果都無法用肯定、確切的說法，我們看到的相關論文里呈現(xiàn)的更多是“可能”，“也許”。目前的研究還缺乏好的理論框架來解釋認知功能，即使數(shù)據(jù)沒有問題，也很難用體系的理論解釋清楚。

　　對于我們而言，給動物做實驗很大程度是為了解決人類的問題。也許某一天我們搞清楚了貓為什么會有錯覺，就能知道人類為什么會有錯覺。

　　參考文獻：

　　Smith G E, Chouinard P A, Byosiere S E. If I Fits I Sits: A Citizen Science Investigation into Illusory Contour Susceptibility in Domestic Cats (Felis silvestris catus)[J]. Applied Animal Behaviour Science, 2021: 105338.

　　Hawkins, K.R., 2005. Stress, Enrichment and Welfare of Domestic Cats in Rescue

　　Shelters. Doctoral dissertation. University of Bristol.

　　周逸峰, 賈凡, 陶海洋, 等. 貓視皮層 17, 18 區(qū)神經(jīng)元對錯覺輪廓的反應[J]. 中國科學 (C 輯: 生命科學), 2000, 6.

　　https://www.jneurosci.org/content/37/21/5250.abstract