Trial lecture presenting my neurocognitive research

In late February 2015 I was invited to give a presentation of my research to the Department of biological and medical psychology at the University of Bergen. I emphasized my neurocognitive research, clinical studies and the use of psychophysiological measures in my applied research. The presentation was structured around the published papers, highlighting the findings in the abstracts. Among the topics covered were implicit learning, selective attention, working memory, situation awareness, team-work, consciousness and clinical work.

The emperor's new dress (previously published as a newspaper feature in Norwegian)

Image courtesey of www.xkcd.com, published under a CC-licence.

Early last week, I wrote a feature article in the local newspaper about what had been the big science news story the preceding weekend: The dress that some saw as black and blue, while others saw it as white and gold. To some extent I leaned on what others like Cedar Riener, Tom Stafford and Steven Pinker have written on the subject.

Although presenting an account of the phenomenon (colour constancy), I emphasised that the percpetual effect of this image appears to be quite unique, and that the novel features, such as the individual variation, the stability of the percept and the influence of context clues need more research.

My article is available below (in Norwegian).

Keiserens nye kjole

I slutten av forrige uke var vi alle vitne til en kjole som folk ikke ble enige om fargen på. Det er sannsynligvis den vitenskapsrelaterte saken som har fått mest oppmerksomhet på kortest mulig tid. Bildet gikk gjennom syklusen slike virale saker gjerne gjør: Forbauselse, forbløffelse, lese hva ekspertene mener, diskuter det i kommentarfeltet, få nok, og så spørre om det ikke finnes viktigere ting å snakke om. Men nå som vi er på god vei til å bli lei av hele kjolen; var saken bare triviell, eller kan vi lære noe av den? Det handler egentlig ikke om hvilken farge kjolen har, men om hva saken kan lære oss om hvordan vi tolker verden.

Fredag morgen var sosiale medier og etterhvert også nettavisene fulle av bilder av en stripete kjole. Teksten som fulgte bildet, ba oss om å vurdere hvilken farge kjolen har. For meg var spørsmålet først absurd: Kjolen hadde jo en tydelig blåfarge, med svarte horisontale striper. Hadde jeg sett på feil bilde? Var det en noen som drev gjøn? Virket ikke øynene til folk? Men jeg leste videre, og forstod at ganske mange ser den samme kjolen som hvit med gullfargede striper.

Bare for å ta det med en gang: Kjolen er egentlig blå. Det kan du sjekke på nettsiden til produsenten, som utvilsomt ler hele veien til banken. Jeg kan allerede nå se for meg hvordan de kvinnelige deltagerne vil være kledd på velkomstmottagelsene ved årets konferanser i kognitiv psykologi.

Jeg viste bildet til kollegaene rundt lunsjbordet på fredag. To av seks så kjolen som hvit og gull, mens fire så den som blå og svart. De som så kjolen som hvit var like skråsikre som meg på at dette var riktig, og kunne ikke forstå at noen kunne se noe annet. Lunsjen delte seg fort i to ulike leire med liten evne til å se de andres argumenter og ingen mulighet for forsoning.

En måling gjort av Buzzfeed tyder på at tre fjerdedeler ser kjolen som hvit og gull, mens en fjerdedel ser den som blå og svart. Facebook har gjort en analyse av hvem som skrev «blå/svart» heller enn «hvit/gull» i statusoppdateringene sine det døgnet saken ble kjent. I deres måling er det mye jevnere mellom de to leirene. De fant at det var litt vanligere å se blått blant menn, blant unge, blant de som så bildet på en PC-skjerm (heller enn på telefon), og jo senere på dagen de så det. Men her har de ikke tatt hensyn til hva folk faktisk så, kun noen nøkkelord i statusoppdateringene. Så noen som mente den var hvit kan ha blitt talt feil om de skrev «Kan du fatte og begripe at noen ser denne kjolen som blå og svart?».

Så hva er det som skjer, hvorfor ser så mange kjolen som hvit og gull? Noen av forklaringene i avisene snakket om forskjeller i fargesyn. Men det er ikke slik at alle som ser kjolen på den ene måten har dårlig fargesyn. Andre prøvde å analysere fargeinnholdet i pikslene som bildet er bygget opp av, og viser at hovedfargen på kjolen er mer blå enn hvit. En slik tilnærming kan være teknisk sett riktig, men er ikke så relevant. For eksempel kan et fotografi av snø som ligger i skyggen se blått ut dersom hvitbalansen ikke er kontrollert for, selv om vi vet at snø egentlig er hvitt. Og mennesker ser ikke farger ved å analysere sammensetninger av piksler.

Nøkkelen til å forstå fenomenet ligger i at vi ikke bare tar hensyn til hvilken farge lyset som reflekteres fra kjolen til øynene har, men også hvilke omgivelser som vi antar at vi ser kjolen i. Om du ser en kjole med en bestemt farge i noe du tror er lyse omgivelser, vil du se kjolen som mørkere enn om du ser den samme fargen i det du tror er mørke omgivelser. Dette er vist i tegningen under:

Fargen på de to kjolene er objektivt sett like, men den til venstre har mørke omgivelser og ser ut som den er hvit og gull, mens den til høyre har lyse omgivelser ser ut som den er blå og svart. I midten vises fargene fra kjolebildet. Bildet er publisert på nettstedet www.xkcd.com under “creative commons”-lisens.

Dette er et eksempel på det som i psykologien kalles «fargekonsistens». Det viktige for oss er ikke hvilken farge det er på lyset som reflekteres fra objektet, men at vi forsøker å tolke hvilken farge objektet egentlig har, gitt de omgivelsene vi ser objektet i. Vi prøver altså automatisk å kompensere for godt og dårlig lys, eller for ulike farger på lyset. En hvit skjorte vil reflektere ulike farger lys om den er belyst med sollys, lys fra glødetrådpærer eller lys fra lysrør. Vanligvis oppfatter vi hvilken type belysning det er i rommet (eller på bildet) og kompenserer automatisk for det, slik at skjorten uansett ser hvit og ikke oransje ut. Fenomenet med «fargekonsistens» er illustrert under.

Illustrasjon av fargekonsistens-fenomenet. Brikkene som den svarte pilen og den hvite pilen peker på har samme farge. Det er fargen på brikkene rundt som gjør at vi tror at toppen ligger i direkte lys mens fronten ligger i skyggen. Dette fører til at vi gjør en antagelse om at de to brikkene “egentlig” har ulik farge. Bildet er hentet fra en YouTube-video fra AsapScience: https://www.youtube.com/watch?v=AskAQwOBvhc

Mye av svaret på mysteriet med hva som skjer med den blå kjolen ligger nok i denne forklaringen om «fargekonsistens». Men flere forskere har i helgen uttalt at de ikke synes denne forklaringen alene er helt tilstrekkelig. Når en viser illusjoner om fargekonsistens som de over, klarer en vanligvis å «lure» enten alle eller ingen. Men for kjolen blir noen lurt mens andre ikke blir det. Hvordan lysforholdene er rundt oss når vi ser på bildet, hvilken skjerm vi ser på, hvilken vinkel skjermen har, og så videre har nok noe å si, men selv når dette er kontrollert for er folk uenige. Det kan være at forskjellen i hvordan vi ser bildet beror på hvor mye erfaring vi har med å se på bilder hvor et reflekterende stoff er fotografert i sterkt men ujevnt lys.

Noe annet som skiller seg ut, er at det virker som vi blir veldig sikre i vår sak – det er ikke lett å forstå hvordan noen kan se kjolen som en helt annen farge enn det vi selv gjør. Vår personlige erfaring med akkurat dette bildet har altså mye å si: Har vi først sett kjolen som en farge, så skal det veldig mye til før vi endrer mening. Igjen har dette å gjøre med at våre antagelser har en tydelig effekt på hva vi ser.

Det minner om eventyret om keiserens nye klær: Forventningen om hvordan keiseren skulle være kledd fikk så stor betydning for hvordan folket så ham, og de klarte ikke å endre mening da noen sa at han egentlig var naken. Så dramatiske effekter er nok urealistiske, men det at vi bestemmer oss for om kjolen er blå eller hvit er en mildere versjon av dette.

Noen optiske illusjoner er laget slik at de kan sees på to ulike måter. Samtidig er oppfattelsen stabil, slik at når du først har sett bildet på den ene måten, så blir denne oppfattelsen hengende ved. Vi kjenner til noen ulike varianter av dette: en tredimensjonal kube kan vende mot venstre eller mot høyre, en ballerina spinner enten med eller mot klokken. Men så vidt jeg vet er dette første gang vi har funnet et bilde hvor fargene kan tolkes så radikalt forskjellig. I tillegg er det slik i eksempelet med kuben og ballerinaen at selv om en ser bildet på en av måtene, så kan en forstå hvordan det også kan være omvendt, spesielt om en ser vekk fra bildet et øyeblikk. På kjolen blir en derimot sittende mer «fast» i om en ser den ene eller andre fargen.

Dette fenomen kan minne om det som er illustrert i bildet under. Først ser du kanskje bare en rekke flekker. Men om du prøver, klarer du kanskje å se at det er skjult en flekkete hund som lukter på bakken i høyre halvdel av bildet. Har du først sett dalmatineren, er det umulig å kunne få tilbake det opprinnelige oppfattelsen av et kaotisk flekkebilde. Hunden har kommet for å bli.

Ser du dalmatineren?

Innen miljøene for kognitiv psykologi har det over helgen blitt etterlyst mer forskning på den typen illusjoner som kjolebildet har kastet lys over. Det som trengs er å kunne reprodusere fenomenet i et eksperiment. Vi trenger å lage en kontrollert situasjon der den samme kjolen kan endre farge etter hvilke forventninger vi har. For eksempel kan en klippe ut bildet av selve kjolen, og vise den med ulike bakgrunner som får oss til å tro at lyset er ulikt, og se om det påvirker om kjolen ses som blå eller hvit. Så kan vi se om denne oppfattelsen er stabil når den først har satt seg. Jeg skjenker en ekstra tanke til alle kognitive psykologer som har måttet jobbet på overtid i labben denne helgen.

Det vi kaller persepsjon, altså det å oppfatte verden rundt oss, er mer komplisert enn slik vi gjerne tenker på det i hverdagen. Det er ikke en enkel en-til-en-prosess, der vi bare registrerer hvordan verden ser ut rundt oss.  Uten å tenke over det, tar vi hensyn til det vi vet (eller antar) om omgivelsene. Om vi  studerer hvordan prosessen er bygd opp i hjernen, ser vi at er det er snakk om at informasjon fra øynene behandles først i ett senter, før den overføres til neste senter og så videre. Til sammen er det minst 30 slike behandlingssentre i hjernen. Det som overføres mellom dem er ikke selve bildet vi har foran oss, men kun informasjon om noen av trekkene ved bildet. Prosessen minner litt om «hviskeleken», der feil og misforståelser kan oppstå på hvert trinn og blir tatt med videre i systemet. Resultatet er at persepsjon utgjør en «sannsynlig tolkning» av det vi opplever, heller enn et korrekt bilde av virkeligheten. I de aller fleste tilfeller fungerer dette fint, men under spesielle tilfeller, som ved kjolebildet, kan det lede oss galt avsted.