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Comment fonctionne l’illusion de crayon en caoutchouc?

Si vous voulez voir un crayon rigide se transformer en caoutchouc, demandez simplement à un élève du primaire. Dans une astuce de terrain de jeu préférée, un magicien amateur prend un crayon près de la pointe et secoue légèrement le tout de haut en bas. Lorsque l’illusion est effectuée correctement, la ligne droite se transforme en une vague ondulante.

Alors, comment fonctionne l’illusion de crayon en caoutchouc?

Commençons par l’explication simple: vos yeux et cerveau ne peut tout simplement pas suivre. Quand la lumière entre dans votre yeux, des récepteurs appelés bâtonnets et cônes transmettent un signal le long des nerfs à votre cerveau, qui le traite. Considérez chacun de ces signaux comme une photographie. Votre cerveau relie ces images ensemble afin qu’elles semblent se déplacer en douceur, comme elles le font dans un flip-book.

«Les yeux ont tendance à résumer la lumière au fil du temps», a déclaré Jim Pomerantz, un psychologue cognitif qui étudie la perception visuelle à l’Université Rice au Texas.

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Mais les humains ont des systèmes visuels remarquablement lents, a déclaré Pomerantz. Les humains peuvent traiter 50 à 100 images individuelles – des pages de ce flip-book – par seconde, selon la taille de ce que nous voyons, selon une étude de 2016 publiée dans le journal. PLOS One. Pour le contexte, certaines espèces d’oiseaux peuvent traiter 145 images par seconde. Il y a quelques preuves pour suggérer que les mouches domestiques peuvent traiter plus de 270 images par seconde, et le mouches les plus rapides peut traiter 400 images par seconde.

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Lors du suivi d’un objet en mouvement rapide, votre système visuel ne détecte en fait pas l’objet en mouvement en temps réel. Au lieu de cela, chaque image de mouvement laisse une impression d’environ une milliseconde sur votre rétine, la partie de l’œil qui détecte la lumière. C’est pourquoi, si vous agitez rapidement votre main devant votre visage, vous verrez un flou, et pourquoi fluorescent les ampoules semblent projeter une lumière constante. « Ce que les gens ne réalisent pas, c’est que ces tubes fluorescents scintillent », a déclaré Pomerantz. Si vous étiez, disons, un pigeon, vous verriez une lumière stroboscopique.

Une photo longue exposition d'une personne faisant l'illusion de crayon en caoutchouc.

Une photo longue exposition montrant l’illusion du crayon en caoutchouc en action. (Crédit d’image: James Pomerantz)

Ainsi, lorsque votre ami secoue un crayon de haut en bas, votre système visuel ne capture pas réellement ce mouvement en détail; ça vous donne un résumé, dit Pomerantz. C’est là que les choses deviennent un peu plus complexes. Lorsque Pomerantz a publié la première étude sur l’illusion du crayon en caoutchouc en 1983, il a utilisé un ordinateur pour représenter graphiquement chaque image du mouvement d’un crayon en détail.

Pomerantz a tracé le graphique de 32 scénarios différents avec des crayons.  Dans chacun, le crayon est tenu à un point différent ou agité à un angle différent.  Le numéro 16 produit l'illusion idéale, a déclaré Pomerantz.

Pomerantz a tracé le graphique de 32 scénarios différents avec des crayons. Dans chacun, le crayon est tenu à un point différent ou agité à un angle différent. Le numéro 16 produit l’illusion idéale, a déclaré Pomerantz. (Crédit d’image: James Pomerantz)

Ses résultats, publiés dans la revue Perception et psychophysique, a constaté que dans la simulation, si un crayon est tenu près de la pointe et secoué juste ainsi, les graphiques de chaque image individuelle se rejoignent pour former une courbe lisse. C’est ce que votre système visuel capte. Si vous étiez un oiseau ou un insecte, vous verriez une ligne droite monter et descendre, car ces créatures peuvent traiter plus d’images par seconde, a déclaré Pomerantz.

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Mais il y a plus à faire. Des recherches plus récentes ont montré que la théorie de Pomerantz est une partie importante de l’histoire mais ne répond pas complètement à la question de savoir pourquoi le crayon semble se transformer en caoutchouc. En travaillant ensemble, des équipes de scientifiques d’Allemagne et d’Ohio ont demandé aux participants de bouger les yeux de manière spécifique tout en prêtant attention aux simulations informatiques de lignes tremblantes. L’idée était que le mouvement des yeux changerait les «instantanés» que ces personnes capturaient sur leur rétine. Si Pomerantz avait tout à fait raison, il devrait être possible «d’annuler» partiellement le mouvement du crayon, en le faisant paraître plus droit, en le suivant avec vos yeux, a déclaré Lore Thaler, psychologue à l’Université de Durham en Angleterre.

L’étude de 2007, publiée dans le Journal de vision, a constaté que le mouvement des yeux rendait la ligne plus rigide; mais pas autant qu’il aurait dû se fonder sur la seule théorie de Pomerantz. Une autre expérience a renforcé les soupçons des chercheurs selon lesquels l’histoire était plus complexe. Une boîte, dessinée autour de l’extérieur de la ligne et agitée de haut en bas en tandem, a également changé le caractère caoutchouteux perçu de la ligne. La boîte fournissait un contexte, aidant le cerveau à discerner le mouvement du crayon. En effet, lorsque la boîte et le crayon ont été agités ensemble, les participants ont vu une ligne droite se déplacer de haut en bas.

Ensemble, la théorie de Pomerantz et ces résultats suggèrent qu’il ne s’agit pas seulement des «instantanés» captés par nos yeux; cela a aussi à voir avec leur contexte et la façon dont notre cerveau traite les instantanés.

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On ne sait pas exactement pourquoi notre cerveau est incapable de traiter une ligne droite qui monte et descend, a déclaré Thaler à 45Secondes.fr. Mais les scientifiques le savent: le cerveau humain «fait de son mieux», a-t-elle déclaré.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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