Optical and Neural Mechanisms in the Vertical-Horizontal Illusion

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In psychophysical experiments, the discrimination of line lengths in the vertical-horizontal illusion and the dependence of Landolt rings recognition in the crowding-effect at the resolution limit of the visual system were compared separately for the same orientations. In the vertical-horizontal illusion, the length of the lines and their location were changed. In the crowding-effect, Landolt Cs were surrounded by four bars located symmetrically at different separations from the rings. The observers’ task was to identify orientation of the test. The agreement of the obtained results was shown: the magnitude of the vertical-horizontal illusion is greater in the case of a pronounced difference in the vertical and horizontal orientations in the crowding-effect. The principles of agreement of optical factors, organization of receptors on the retina and receptive fields of neurons of the visual cortex are analyzed. The influence of physiological astigmatism on the vertical-horizontal illusion is revealed and the individual differences of the illusion is shown in observers with normal visual acuity. Possible mechanisms of the vertical-horizontal illusion are discussed.

About the authors

V. M Bondarko

Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences

Email: vmbond@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7408-302X
Dr. Sci. (Biology), Leading Researcher St. Petersburg, Russian Federation

References

  1. Marte M.E., Kurokawa K., Jung H. et al. Characterizing presumed displaced retinal ganglion cells in the living human retina of healthy and glaucomatous eyes // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2024. V. 65. № 11. P. 20.
  2. Wilk M.A., Wilk B.M., Langlo C.S. et al. Evaluating outer segment length as a surrogate measure of peak foveal cone density // Vision Res. 2017. V. 130. P. 57.
  3. Bringmann A., Syrbe S., Görner K. et al. The primate fovea: structure, function and development // Prog. Retin. Eye Res. 2018. V. 66. P. 49.
  4. Киреев М.В., Машарипов Р.С., Коротков А.Д., Медведев С.В. Роль скрытых звеньев в работе мозговых систем обеспечения идентификации и категоризации зрительных стимулов // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 6. С. 5.
  5. Никишена Н.С., Пономарев В.А., Кропотов Ю.Д. Связанные с событиями потенциалы мозга человека при сравнении зрительных стимулов // Физиология человека. 2023. Т. 49. № 3. С. 67.
  6. Моисеенко Г.А., Коскин С.А., Пронин С.В. и др. Компоненты вызванных потенциалов фронтальных областей коры, связанные с классификацией изображений и не зависящие от физических характеристик стимулов // Физиология человека. 2024. Т. 50. № 6. С. 13.
  7. Shelepin Y.E., Bondarko V.M. Resolving ability and image discretization in the visual system // Neurosci. Behav. Physiol. 2004. V. 34. № 2. P. 147.
  8. Campbell F.W., Gubish R.W. Optical quality of the human eye // J. Physiol. 1966. V. 186. № 3. P. 558.
  9. Campbell F.W., Shelepin Y.E., Pavlov N.N., Tegeder T.W. Psychological measurements of the intercone separation and object recognition in the human foveola // Ophthal. Physiol. Optic. 1992. V. 12. № 1. P. 101.
  10. Curcio C.A., Sloan K.R., Kalina R.E., Hendrikson A. Human photoreceptor topography // J. Comp. Neurol. 1990. V. 292. № 4. P. 497.
  11. Danilova M.V., Bondarko V.M. Foveal contour interactions and crowding effects at the resolution limit of the visual system // J. Vis. 2007. V. 7. № 2. P. 1.
  12. Рожкова Г.И., Токарева В.С., Огнивов В.В., Бастаков В.А. Геометрические зрительные иллюзии и механизмы константности восприятия размера у детей // Сенсорные системы. 2005. Т. 19. № 1. С. 26.
  13. Jackson R.E. Falling toward a theory of the vertical-horizontal illusion // Studies in perception and action VIII / Eds. H. Heft, K.L. Marsh. Psychology Press, 2023. P. 241.
  14. Hahnel-Peeters R.K., Idoine J.L., Jackson R.E., Goetz A.T. Is the vertical-horizontal illusion a byproduct of the environmental vertical illusion? // Evol. Psychol. 2020. V. 18. № 4. P. 1474704920961953.
  15. Overgaard S. The vertical-horizontal illusion // Erkenntnis. 2023. V. 88. № 2. P. 441.
  16. Avery G.C., Day R.H. Basis of the horizontal vertical illusion // J. Exp. Psychol. 1969. V. 81. № 2. P. 376.
  17. Schiffman H.R., Thompson J. The role of eye movements in the perception of the horizontal-vertical illusion // Perception. 1974. V. 3. № 1. P. 49.
  18. Künnapas T.M. Influence of frame size on apparent length of a line // J. Exp. Psychol. 1955. V. 50. № 3. P. 168.
  19. Landwehr K. The Oppel–Kundt illusion and its relation to horizontal-vertical and oblique effects // Perception. 2021. V. 50. № 5. P. 470.
  20. Howe C.Q., Purves D. Natural-scene geometry predicts the perception of angles and line orientation // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005. V. 102. № 44. P. 1228.
  21. Mamassian P., de Montalembert M. A simple model of the vertical-horizontal illusion // Vision Res. 2010. V. 50. № 10. P. 956.
  22. Бондарко В.М., Семенов Л.А. Вертикально-горизонтальная иллюзия в условиях различного расположения линий // Сенсорные системы. 2014. Т. 28. № 1. С. 15.
  23. Бондарко В.М., Солнушкин С.Д., Чихман В.Н. Аномалия восприятия длины наклонных линий // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 1. С. 69.
  24. Flom M.C., Weymouth F.W., Kahneman D. Visual resolution and contour interaction // J. Opt. Soc. Am. 1963. V. 53. P. 1026.
  25. Dakin S.C., Mareschal I. Sensitivity to contrast modulation depends on carrier spatial frequency and orientation // Vision Res. 2000. V. 40. № 3. P. 311.
  26. Himmelberg M.M., Winawer J., Carrasco M. Stimulus-dependent contrast sensitivity asymmetries around the visual field // J. Vis. 2020. V. 20. № 9. P. 18.
  27. Makowski D., Te A.S., Kirk S. et al. A novel visual illusion paradigm provides evidence for a general factor of illusion sensitivity and personality correlates // Sci. Rep. 2023. V. 13. № 1. P. 6594.
  28. 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. Vis. 2021. V. 21. № 5. P. 26.
  29. Jastrzębowska M.A., Ozkirli A., Cretenoud A.F. et al. Is there a neural common factor for visual illusions? // bioRxiv. 2023. https://doi.org/10.1101/2023.12.27.573437
  30. Wolfe U., Maloney L.T., Tam M. Distortions of perceived length in the frontoparallel plane: Tests of perspective theories // Percept. Psychophys. 2005. V. 67. № 6. P. 967.
  31. Begelman D.A., Steinfeld G. An investigation of several parameters of the horizontal-vertical illusion // Percept. Psychophys. 1967. V. 2. P. 539.
  32. Bulatov A., Marma V., Bulatova N. et al. Effects of normalized summation in the visual illusion of extent // Attent. Percept. Psychophys. 2023. V. 85. № 7. P. 2422.
  33. Kirsch W., Kunde W. An attentional approach to geometrical illusions // Front. Psychol. 2024. V. 15. P. 1360160.
  34. Славутская М.В., Карелин С.А., Котенев А.В. Негативные компоненты зрительных вызванных ответов в саккадической парадигме «Go/NoGo» у «быстрых» и «медленных» испытуемых // Физиология человека. 2022. Т. 48. № 1. С. 69.
  35. Буденкова Е.А., Швайко Д.А. Окуломоторная активность у детей 4–6 лет при рассматривании изображения // Физиология человека. 2022. Т. 48. № 3. С. 14.
  36. Hubel D.H., Wiesel T.N. Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat's visual cortex // J. Physiol. 1962. V. 160. № 1. P. 106.
  37. Wincza R., Hartley C., Fenton-Romdhani et al. The development of susceptibility to geometric visual illusions in children — A systematic review // Cogn. Dev. 2024. V. 69. P. 101410.
  38. Бондарко В.М., Семенов Л.А. Оценка размера в иллюзии Эббингхауза у взрослых и детей различного возраста // Физиология человека. 2004. Т. 30. № 1. С. 31.
  39. Schwarzkopf D.S., Song C., Rees G. The surface area of human V1 predicts the subjective experience of object size // Nat. Neurosci. 2011. V. 14. № 1. P. 28.
  40. Schwarzkopf D.S., Rees G. Subjective size perception depends on central visual cortical magnification in human V1 // PloS One. 2013. V. 8. № 3. P. e60550.
  41. Шелепин Ю.Е., Шелепин Е.Ю., Бондарко В.М. и др. Структурно-функциональная организация зрительной системы в обеспечении целенаправленной деятельности // Усп. физ. наук. 2024. Т. 55. № 3. С. 3.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).