**侧抑制(Lateral Inhibition)**是神经系统中的一种机制,主要作用是增强感知的对比度,使边缘和边界更为明显。在视觉系统中,侧抑制在视网膜、视皮层等地方广泛存在,对视觉感知和图像处理起着至关重要的作用。

该图展示了左右两边一样的黄色在黑色和白色上的,人眼感知的差异性
侧抑制的工作原理
在视网膜中,光感受器细胞(如视杆细胞和视锥细胞)受到光刺激后,会将信号传递给双极细胞。双极细胞再将信号传递给神经节细胞,这些神经节细胞通过视神经将信号传递到大脑的视觉皮层。类似的也会出现在听觉或者味觉上,比如说,在嘈杂的环境中听某个人说话,你的大脑会自动“抑制”这些噪音,以便更清晰地听到朋友的声音。

侧抑制的工作原理,重点标注了一个刺激到神经信号的过程。
当一个神经元受到激活时,它不仅会向大脑发送信号,还会抑制其邻近神经元的活动。具体来说:
- 增强局部对比:当一个光感受器细胞被强烈激活时,它会通过水平细胞和无长突细胞的介导,抑制其邻近的光感受器细胞。这种抑制效应使得强烈激活区域显得更加突出,而邻近的未受激活区域则显得更暗。
- 边缘增强:这种机制特别有助于我们感知图像的边缘或轮廓,因为在边缘处,光线从明亮区域到暗区域的快速变化会产生更强的侧抑制效应,使得边界更为清晰。
赫尔曼栅格错觉 (Hermann Grid Illusion)
- 现象描述:当你看一个由黑色方块构成的网格时,可能会在白色线条的交叉处看到灰色的虚幻圆点。然而,当你直接注视这些交点时,灰色圆点消失。
- 侧抑制的作用:这个错觉是由于视网膜中的侧抑制机制导致的。交点处的光感受器受到比其他部分更强的抑制,从而使该区域显得更暗。

该图展示了**赫尔曼栅格错觉,**左边展示的是实际的样子,右边是模拟人眼看到的黑色原点出现和消失的视觉误差。
2. 马赫带效应 (Mach Bands)
- 现象描述:当一条亮度渐变的条形带(如从暗到亮的灰色渐变)突然终止时,你会在亮区与暗区的交界处看到虚假的亮带和暗带,即使实际亮度是连续变化的。
- 侧抑制的作用:马赫带效应是由于侧抑制增强了对比度,使得边界处的亮度差异在视觉上被过度强调。

图片展示了马赫带效应,左边的纯色色块,看起来像是有渐变的视觉误差。而右边拆分开后这种效应消失。
边缘强化 (Edge Enhancement)
- 现象描述:在视觉系统中,边缘或轮廓会显得比周围区域更加明显和锐利。即使在模糊的图像中,边缘区域通常也会被视觉系统强化。
- 侧抑制的作用:这种边缘强化是由侧抑制引起的,它通过抑制相邻区域的神经元活动来增强边缘区域的对比度。

该图用红绿强对比,左边可以看到绿色的圆在红色上面,形成强烈的对比。右边模拟加了描边的视觉误差。