上圖左側的這個logo是1984年洛杉磯奧運的標誌，裡頭包含一個紅色、白色和藍色的星形，不過其實白色的星形並不存在。同樣的道理，像是右上方的USA Network的「S」或是右下方的家樂福商標裡的「C」都是不存在的，但是我們也都「看到」了。其實這是因為當大腦看到零碎的部分畫面，通常會自動把他組成一個完整的形狀與畫面。這也是我們在魔術表演時，看到「斷頭」的畫面時格外驚奇（如下圖），就是因為你真實所見到的畫面，與你大腦自動組成的畫面大相逕庭。
美國范德彼爾大學（Vanderbilt University）心理系助理教授Alexander Maier所帶領的研究團隊便想對此問題深入了解，究竟哪個腦區負責這樣的幻覺輪廓（illusory contours）？他們的研究發現，視覺皮質中的V4在我們看到不存在的幻覺輪廓時會大量活化。這個研究發表在《PNAS》上。
過去有諸多研究指出，有許多種類的生物，包括猴子、貓、貓頭鷹、金魚，甚至蜜蜂都可以看到這樣的幻覺輪廓。因此，科學家便認為會看到幻覺輪廓，是因為大腦要盯著樹叢後的掠食者或獵物，這可是一種生存關鍵能力！
雖然科學家一世紀之前就已經了發現幻覺輪廓，但在近三十年才有更深入的研究，揭露了大腦內部究竟是如何解譯這些感覺的神經機制。
在哺乳類動物中，視覺刺激從眼睛輸入後會先傳到枕葉的視覺皮質，目前視覺皮質中已經主要區分出五個區域，從V1到V5。
V1是主要視覺區，接收眼睛傳輸過來的刺激，並根據刺激的主要屬性分類，包含方向、顏色、空間位置…等等，並把這些資訊傳往不同的兩條途徑，分別是往背側的dorsal pathway，又稱為「何處」路徑（Where pathway），與腹側的ventral pathway，也稱為「什麼」路徑（What pathway）。
「何處」路徑從V1通過V2、V3往V5（或稱middle temporal），顧名思義，這條途徑主要辨識物體的位置；而「什麼」路徑V1通過V2往V4，則主要辨識這是什麼物體。
過去實驗結果顯示，V4主要參與了物體辨識與視覺注意力，所以這個研究主要想探討，當我們看到幻覺形狀時，是不是與V4有關。
首先，研究者先定位出恆河猴的視網膜與V4上對應的位置，接著讓恆河猴盯著Kanizsa正方形看，並觀察V4的活化情形。Kanizsa正方形由四個3/4圓組成（上圖左），而正方形就是我們看到的幻覺影像。研究者發現，當恆河猴盯著Kanizsa正方形看時，中間的方形幻覺區域對應到V4的區域明顯的活化了（下圖上）；但如果將這四個3/4圓缺口朝外放時（上圖右），我們看中間的方形幻覺消失，而恆河猴對應到V4的區域則沒有活化（下圖下）。
Maier說：「基本上，大腦扮演是一個偵查者的角色，他對環境中的刺激做反應，並做將這些刺激做組合與最佳的臆測。然而這些幻覺，就是大腦做出了錯誤結論的情況。」
研究原文：Receptive field focus of visual area V4 neurons determines responses to illusory surfaces–PNAS [2013-9-30]
資料來源：Finding the place where the brain creates illusory shapes and surfaces–Vanderbilt University [2013-9-30]
圖片來源：各商標取自網路、「斷頭」魔術照片採創用CC授權引用自作者為 Darling Wang來自科學玩具柑仔店(Darling の 優)部落格、Kanizsa正方形由作者繪製、V4神經元活化圖取自資料來源Vanderbilt University網站
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