I.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityI.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityЖурнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова0044-46773034-5316The Russian Academy of Sciences69256410.31857/S0044467725050042ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (КОГНИТИВНОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКАФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (КОГНИТИВНОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКАResearch ArticleInterpolation in vertical and oblique orientations and the Zöllner illusionИнтерполяция в вертикальной и наклонной ориентациях и иллюзия ЦольнераBondarkoV. M.БондаркоВ. М.vmbond@gmail.comSolnushkinS. D.СолнушкинС. Д.vmbond@gmail.comChikhmanV. N.ЧихманВ. Н.vmbond@gmail.comLaboratory of Vision Physiology, I. P. Pavlov Institute of Physiology of the RASЛаборатория физиологии зрения, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И. П. Павлова РАНLaboratory of Information Technologies and Mathematical Modeling, I. P. Pavlov Institute of Physiology of the RASЛаборатория информационных технологий и математического моделирования, Федеральное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН15102025755VOL 75, NO5 (2025)ТОМ 75, №5 (2025)55356108102025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0044-4677/article/view/692564

In psychophysical experiments the mechanisms of interpolation and grouping in vertical and diagonal (45°) orientation of stimuli were studied. The orientation estimates of interpolated (mentally drawn through the points) and real lines were compared. The images were also presented in the presence of distractors – strokes with the same slope, which form the Zöllner illusion when they superimposed on straight lines. The distance between the points and the length of the lines were varied in the reference stimuli. It was shown that with a vertical orientation, the slope estimation thresholds for interpolated and real lines did not differ for all stimuli used, whereas with a diagonal orientation, the thresholds were higher. In the latter case, there is also a significant difference in the orientation estimates (illusions) of real and interpolated lines. The obtained data may evidence differences in the mechanisms of line slope estimation and interpolation in vertical and diagonal orientations, as well as a different number of neurons with receptive fields of such orientations.

В психофизических экспериментах исследовали механизмы интерполяции и группировки в вертикальной и диагональной (45°) ориентации стимулов. Сопоставляли оценки ориентации интерполированных (мысленно проведенных через точки) и реальных линий. Изображения предъявляли также в присутствии дистракторов – штрихов с одинаковым наклоном, образующих при наложении на прямые линии иллюзию Цольнера. Изменяли расстояния между точками и длину линий в референтных стимулах. Показано, что пороги оценки наклона в вертикальной ориентации для интерполированных и реальных линий не отличаются для всех использованных стимулов, в то время как в диагональной ориентации пороги оказались выше. В этом случае наблюдалась и значительная разница в смещении оценки ориентации (иллюзия) для реальных и интерполированных линий. Данные могут свидетельствовать о различиях в механизмах оценки наклона линий и интерполяции в вертикальной и диагональной ориентациях, а также о разном количестве нейронов с рецептивными полями с такими ориентациями.

interpolationgroupingorientationZöllner illusionинтерполяциягруппировкаориентацияиллюзия ЦольнераРабота поддержана средствами федерального бюджета в рамках госзадания ФГБУН Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН (разработка аппаратно-программного обеспечения для синтеза стимулов и проведения экспериментов – ПТНИ № 1021062411645-5-3.1.8, Рег. № НИОКТР 124020100090-5), разработка концепции, проведение экспериментов и анализа данных – ПТНИ № 1021062411653-4-3.1.8, Рег. № НИОКТР 124020100154-4.Бондарко В.М., Чихман В.Н. Искажение формы изображений в оптических иллюзиях. Оптический журнал. 2023. 90 (10): 67–79.Бондарко В.М., Солнушкин С.Д., Чихман В.Н. Оценка кривизны реальных и интерполированных изображений. Физиология человека. 2022. 48 (5): 15–25.Глезер В.Д. Зрение и мышление. Л.: Наука. 1985. 300 с.Михайлова Е.С., Герасименко Н.Ю., Салтыков К.А. Нейрофизиологические механизмы операции сличения ориентационных зрительных признаков в задаче рабочей памяти. Физиология человека. 2020. 46 (6): 27–35.Подвигина Д.Н., Иванова Л.Е., Хараузов А.К. Особенности удержания в рабочей памяти цветных и монохромных изображений у обезьян Macaca mulatta. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2023. 73 (5): 680–687.Семенова Л.К., Васильева В.А., Цехмистренко Т.А. Структурные преобразования коры большого мозга человека в постнатальном онтогенезе. Структурно-функциональная организация развивающегося мозга. Л.: Наука. 1990: 8–44.Славуцкая А.В., Герасименко Н.Ю., Михайлова Е.С. Механизмы ориентационной чувствительности зрительной системы человека. Сообщение I. Поведенческие характеристики ориентационной чувствительности. Влияние характера задачи, экспериментальных условий и пола. Физиология человека. 2014. 40 (6): 88–97.Титаренко М.А., Малашин Р.О. Исследование способностей нейронных сетей к извлечению и использованию семантической информации при обучении восстановлению зашумленных изображений. Оптический журн. 2022. 89 (2): 25–35.Фарбер Д.А. Развитие зрительного восприятия в онтогенезе. Психофизиологический анализ. Мир психологии. 2003. 2: 114–123.Фарбер Д.А., Мачинская Р.И., Курганский А.В., Петренко Н.Е. Функциональная организация мозга в период подготовки к опознанию фрагментарных изображений. Журн. высш. нервн. деят. им. И.П. Павлова. 2014. 64 (2): 190–200.Фарбер Д.А., Петренко Н.Е. Опознание фрагментарных изображений и механизмы памяти. Физиология человека. 2008. 34 (1): 5–18.Чихман В.Н., Бондарко В.М. Оценка ориентации линий в зависимости от набора дополнительных изображений. Экспериментальная психология. 2021. 14 (1): 64–79.Шевелев И.А. Зрительная кора. Физиология зрения. Ред. А.Л. Бызов. М.: Наука. 1992. 243 с.Шелепин Ю.Е., Колесникова Л.Н., Левкович Ю.И. Визоконтрастометрия. Измерение пространственных передаточных функций зрительной системы. Л.: Наука. 1985. 214 с.Blakemore C., Carpenter R.H.S., Georgeson M.A. Lateral inhibition between orientation detectors in the human visual system. Nature. 1970. 228 (5266): 37–39.Campbell F.W., Kulikowski J.J. Orientational selectivity of the human visual system. J. Physiology. 1966. 187: 437–451.Coren S., Girgus J. Seeing is deceiving: The psychology of visual illusions. London: Routledge. 2020. 272 p.Cretenoud A.F., Grzeczkowski L., Kunchulia M., Herzog M.H. Individual differences in the perception of visual illusions are stable across eyes, time, and measurement methods. J. Vision. 2021. 21: 1–26.Dai L., Yu J. Computer simulation of crossing line based geometric illusions. IOP Publishing. 2019. 563 (4): 042017.Francis G., Manassi M., Herzog M.H. Neural dynamics of grouping and segmentation explain properties of visual crowding. Psychological Review. 2017. 124 (4): 483–504.Hu Z., Yu T. Dynamic Spectrum Mixer for Visual Recognition. arXiv preprint arXiv. 2023. 2309.06721.Jastrzębowska M.A., Ozkirli A., Cretenoud A.F., Draganski B., Herzog M.H. Is there a neural common factor for visual illusions? bioRxiv. 2023. 2023–12.Kitaoka A. Tilt illusions after Oyama. A review. Japanese Psychological Research. 2007. 49 (1): 7–19.Kon M., Francis G. Cortical circuits for top-down control of perceptual grouping Neural Networks. 2022. 151: 190–210.Makowski D., Te A.S., Kirk S., Liang N.Z., Chen S.A. A novel visual illusion paradigm provides evidence for a general factor of illusion sensitivity and personality correlates. Scientific Reports. 2023. 13: 6594.Mansfield R.J.W., Ronner S.F. Orientation anisotropy in monkey visual cortex. Brain Research. 1978. 149: 229–234.Morgan M.J. Visual illusions. Unsolved mysteries of the mind. Psychology Press. 2021. 1: 29–58.Oyama T. Determinants of the Zöllner illusion. Psychol. Res.1975. 37: 261–280.Parlangeli O., Roncato S. The global figural characteristics in the Zöllner illusion Perception. 1995. 24 (5): 501–512.Patil A., Rane M. Convolutional neural networks: an overview and its applications in pattern recognition. Information and Communication Technology for Intelligent Systems: Proceedings ICTIS. 2020. 1: 21–30.Prinzmetal W., Beck D.M. The tilt-consistency theory of visual illusions. J. Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 2001. 27 (1): 206–217.Rawat W., Wang Z. Deep convolutional neural networks for image classification: A comprehensive review. Neural computation. 2017. 29 (9): 2352–2449.Todorović D. What are visual illusions? Perception. 2020. 49 (11): 1128–1199.Wade N.J. Perception: The pursuit of illusion. Psychological Concepts. Psychology Press. 2020. 271–298.Wagemans J., Elder J.H., Kubovy S.E., Peterson M.A., Singh M., von der Hydt R. A century of gestalt psychology in visual perception: perceptual grouping and figure-ground organization. Psychological Bulletin. 2012. 138 (6): 1172–1217.Wenderoth P., O´Connor T., Johnson S. The tilt illusion as a function of the relative and absolute lengths of test and inducing lines. Percept. Psychophys. 1986. 39: 339–345.Zhang J., Huang J., Tian Z., Lu S. Spectral unsupervised domain adaptation for visual recognition. Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2022. 9829–9840.