วิทย์ประถม: รู้จักข้อจำกัดและการทำงานของสมองด้วยภาพลวงตา

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายกลเดินผ่านแผ่นเหล็ก แล้วเราก็คุยกันเรื่องข้อจำกัดของสมอง คุยว่าสมองเป็นก้อนเนื้อไขมันอยู่ในกะโหลกมืดๆ แต่แปลสัญญาณไฟฟ้าที่วิ่งเข้ามาผ่านเส้นประสาทเป็นการรับรู้ทั้งหมดของเรา และบ่อยครั้งมันก็ตีความคลาดเคลื่อน โดยเราทดลองดูภาพลวงตาต่างๆกัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเดินผ่านแผ่นเหล็ก:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าการรับรู้ต่างๆของเรา เราเห็นอะไร เราได้ยินอะไร เรารับรสชาติอะไร เราได้กลิ่นอะไร เราสัมผัสอะไร ต่างเกิดจากการที่สมองตีความสัญญาณไฟฟ้าที่วิ่งมาตามเส้นประสาทที่เชื่อมกับอวัยวะในร่างกาย การตีความนี้มีประโยชน์ทำให้พวกเรามีชีวิตอยู่ได้ในโลก เรามักจะเข้าใจผิดว่าทุกสิ่งทุกอย่างที่เรารับรู้มีความถูกต้องตรงกับความเป็นจริง แต่เราอาจตีความผิด รับรู้ผิดๆ จำผิดๆ และเข้าใจอะไรผิดๆก็ได้ ดังนั้นเราต้องระมัดระวังว่าเรารับรู้และเข้าใจสิ่งต่างๆอย่างไร

วันนี้เราใช้ตัวอย่างภาพลวงตาต่างๆมาแสดงว่าเราเข้าใจผิดหรือรับรู้ผิดได้ง่ายๆอย่างไร

ผมให้เด็กๆดูภาพเคลื่อนที่อันนี้ครับ

ผมถามเด็กๆว่าเห็นอะไร เด็กๆก็บอกว่าเห็นผู้หญิงหมุนไปมาสลับกันไประหว่างทวนเข็มและตามเข็มนาฬิกา ผมจึงบอกว่าจริงๆของที่เราเห็นมันเป็นจุดขาวๆบนพื้นดำที่เปลี่ยนไปมาบนจอแบนๆเท่านั้นเอง แต่ตาและสมองเราเอาข้อมูลเหล่านี้เข้าไปแล้วมโนวาดรูปสามมิติในหัวเราให้ขยับไปมาด้วย จะเห็นได้ว่าสมองเรามีหน้าที่สำคัญในการแปรสัญญาณจากประสาทสัมผัสเพื่อพยายามบอกว่าเรากำลังพบอะไรอยู่

ต่อไปก็ดูภาพนี้ครับ:

ถ้าดูภาพกลาง เราบางคนจะเห็นผู้เหญิงหมุนตัวทวนเข็มนาฬิกา บางคนจะเห็นตามเข็ม และบางทีเราก็จะเห็นเปลี่ยนทิศทางด้วย สาเหตุก็เพราะว่าตาและสมองเราพยายามใช้ข้อมูลเงาสีดำๆเพื่อสร้างภาพในหัวว่าเรากำลังเห็นผู้หญิงในสามมิติที่กำลังหมุนตัวอยู่ แต่ผู้หญิงที่หมุนไม่ว่าตามหรือทวนเข็มก็จะมีเงาสีดำๆเหมือนกัน ทำให้สมองเราสับสนเพราะตีความได้ทั้งสองอย่าง

ถ้าเราดูภาพซ้ายหรือขวาที่มีลายเส้นสีน้ำเงิน แดง และขาว สมองจะไม่สับสน เพราะลายเส้นให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่าควรจะหมุนไปด้านไหน และถ้าเรามองซ้ายหรือขวาแล้วไปมองตรงกลาง เราก็จะเห็นภาพตรงกลางหมุนเหมือนภาพซ้ายหรือขวาที่เราพึ่งมองด้วยครับ

ต่อไปผมก็ให้เด็กๆดูคลิปนี้ครับ ให้จ้องที่กากบาทตรงกลาง แนะนำให้เล่นตามก่อนอ่านต่อไปนะครับ:

เวลาเราจ้องที่กากบาทตรงกลาง เราจะเห็นหน้าดาราข้างๆบิดเบี้ยวเป็นสัตว์ประหลาด (ทั้งๆที่ถ้ามองภาพข้างๆ ภาพก็ดูปกติดี) เนื่องจากตาเราจะเห็นชัดในบริเวณเล็กๆที่จ้องเท่านั้น ภาพจากบริเวณอื่นๆจะไม่ชัดมีข้อมูลไม่สมบูรณ์ สมองก็พยายามตีความว่าภาพจากบริเวณอื่นๆหน้าตาเป็นอย่างไร ทำให้เห็นบิดเบี้ยวครับ  ผมบอกเด็กๆว่าความรู้จากเรื่องนี้ใช้ไล่ผีได้ คือถ้าเห็นอะไรแปลกๆข้างตาเหมือนผีให้หันไปมองชัดๆ แล้วผีจะหายไปเอง

ผมให้เด็กๆดูคลิปภาพลวงตาบันได:

ดูภาพลวงตาที่เกิดจากทัศนมิติที่ผิดปกติ (anamorphic illusion)

ดูโฆษณาเก่าจากฮอนด้า:

เราดูคลิปเหล่านี้ให้เข้าใจว่าสมองเราต้องหาทางตีความความลึกความสูงจากลวดลายเส้นต่างๆและอาจตีความผิดหรือคลุมเครือได้

เด็กๆได้ดูภาพลวงตาแสงเงาที่เรียกว่า Adelson’s Checker-Shadow (https://michaelbach.de/ot/lum-adelsonCheckShadow/index.html):

สีไหนเข้มกว่ากันระหว่าง A และ B

ตาเราจะเห็นว่า A เข้มกว่า B แต่ถ้าพิมพ์ออกมาแล้วตัดชิ้น A, B ออกมา จะพบว่ามันมีสีเดียวกันครับ สลับที่ A กับ B แล้วจะมองเห็น B สีเข้มกว่า A ภาพลวงตานี้เป็นอีกหลักฐานว่าสมองจะเดาสีเดาความสว่างจากสีและความสว่างรอบๆถ้าคิดว่าภาพลวงตานี้อาจจะทำงานได้เฉพาะบน

ให้ดูภาพลวงตาอันนี้ด้วย:

เราทุกคนจะเห็นว่ากล่องสีเหลืองและสีน้ำเงินขยับไม่พร้อมกันเวลามันไม่แตะกัน แต่ถ้าเราหยุดภาพแล้วพิมพ์ออกมาวัด เราจะพบว่าทุกกล่องเคลื่อนที่ขึ้นลงพร้อมๆกันครับ (สามารถไปกดเล่นได้ที่ https://michaelbach.de/ot/mot-feetLin/index.html) ในอดีตผมเคยตัดกระดาษสีมาขยับบนพื้นขาวดำดูกันนอกจอคอมพิวเตอร์ด้วยครับ: 

ผมแจกกระดาษที่พิมพ์ภาพนี้ให้เด็กๆดู เมื่อมองด้วยตาเปล่าเส้นแนวนอนจะดูโค้งไปโค้งมา

แต่ถ้าเอาไม้บรรทัดไปทาบ จะพบว่าเส้นแนวนอนเป็นเส้นตรงทั้งหมดครับ:

กิจกรรมสุดท้ายคือภาพลวงตาทีดูเหมือนมองทะลุมือตัวเองได้ โดยเราเอากระดาษ A4 มาม้วนเป็นท่อแล้วใช้เทปกาวติดให้คงรูป ถือท่อด้วยมือขวาแล้วแนบท่อชิด ตาขวา เปิดตาทั้งสองข้างไว้ตลอด ยกฝ่ามือซ้าย (หันฝ่ามือเข้าหาตัว ปลายนิ้วชี้ขึ้น) วางชิดด้านซ้ายของท่อบริเวณกึ่งกลางท่อ มองไปข้างหน้า เราจะเห็นภาพเหมือนมี “รู” ทะลุอยู่กลางฝ่ามือ! จากนั้นลองสลับด้านโดยถือท่อด้วยมือซ้ายติดตาซ้าย แล้วใช้ฝ่ามือขวาทำเช่นเดียวกัน เพื่อเปรียบเทียบความชัดของภาพรู

สาเหตุที่เราเห็นอย่างนี้ก็เพราะตาข้างหนึ่งมองเห็นรูที่ปลายท่อ ในขณะที่อีกข้างเห็นฝ่ามือ สมองจะผสมผสานภาพทั้งสองเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างภาพสามมิติที่ต่อเนื่อง จึงตีความว่า “รู” กับ “มือ” เป็นวัตถุเดียวกัน กลายเป็นภาพมือที่มีรูตรงกลาง บางคนอาจเห็นภาพชัดกว่าข้างหนึ่ง เพราะมี “ตาข้างเด่น” (dominant eye) ที่สมองให้ความสำคัญมากกว่าเล็กน้อยครับ

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.