Cuando nos fijamos en algo, lo que realmente vemos es la luz que rebota del objeto observado; al entrar en el ojo, esa luz es convertida en impulsos eléctricos que forman imágenes en el cerebro. El proceso toma alrededor de una décima de segundo, pero los ojos reciben un flujo constante de luz, lo cual implica una increíble cantidad de información, por lo que es muy difícil para el cerebro, tratar de centrarse en todo a la vez. Sería como tratar de tomar un sorbo de agua de una manguera de bomberos. Por esta razón el cerebro toma atajos, simplificando lo que ve para ayudar a concentrarse en lo importante. Este rasgo evolutivo, ayudó a los primeros seres humanos a sobrevivir en sus encuentros con los depredadores.

Las ilusiones ópticas engañan a nuestro cerebro al  aprovecharse de estos accesos directos.

La ilusión de Hering, por ejemplo, coloca un patrón radial detrás de dos líneas horizontales idénticas y rectas. Las líneas se ven deformadas, a pesar de que en realidad son rectas. Cuando el cerebro ve el patrón radial, se centra en el punto en el medio, como si estuviera viajando hacia ella. Entonces el cerebro interpreta que las dos líneas paralelas se están acercando, lo que las hace parecer más grande a medida que se acercan al centro del patrón radial, haciendo que las líneas se vean dobladas.

Disponemos de otro tipo de célula ocular que colecta lotes de diferentes fotorreceptores de valores claros y oscuros, pero en esta colecta hay una especie de “pérdida” de esta información, creando un halo visible cuando se observan imágenes de alto contraste. El efecto queda bien ejemplificado en la ilusión óptica llamada la red de Hermann, donde se pueden ver círculos grises en los puntos de intersección de cada cuadrado.

Un efecto muy llamativo es el que nos hace ver movimiento en una imagen fija; se trata de la llamada ilusión de deriva periférica psicodélica. Al ver en el centro, la imagen no parece nada nada de especial, pero cuando se mira fuera de ella, distinguimos movimiento. Esto se debe, a la luminancia, nuestro sentido de para percibir la luz y la oscuridad. Nuestros cerebros son capaces de percibir los valores más claros mucho más rápidamente que los valores oscuros.

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Esto explica por qué los discos parecen girar en la dirección de los tonos más claros. También, la intermitencia provocada por el movimiento ocular, es un punto clave en esta ilusión óptica.