側抑制(Lateral inhibition)

側抑制(Lateral inhibition)簡單來說就是相近的神經元彼此之間發生的抑制作用,即在某個神經元受到刺激而產生興奮時﹐再刺激相近的神經元﹐則後者所發生的興奮對前者產生的抑制作用。
舉個例子來說,當我們在一個十分安靜的夜裡,即使小如針落地之聲也能聽出來,但若是在吵糟的馬路,有人大喊也不見得聽得到。這種現象就跟我們等一下所會觀察的現象十分的相像,甚至可以說,就是Lateral inhibition導致各種與對比有關的現象產生。
圖1

每個接受端均為一感光細胞,我們現在將最左邊的細胞稱為c1、接著為c2以此類推,從圖上,我們可以得知c1~c3均接受到強度為10的光源,而c4~c6則為5。以常理來說,每個細胞所產生的興奮反應都應與刺激相等,但實則不然。我們可以從圖上看到,每個細胞所受到的刺激不是只有影響到輸出,它亦影響他周遭細胞的輸出,此圖中,我們假設每個細胞均會影響左右兩個細胞的輸出量,且權重為零點二。以c2來說,它接受到了強度為10的光線,但它左右兩個細胞亦接受到強度為10的光線量,此時,發生了Lateral inhibition(側抑制),所以c2的真實輸出就變為10-10*0.2-10*0.2=6。又或著是c4,它接收到了強度為5的光線,而它左邊的細胞接受到強度10的光線,右邊則是5,所以它的真實輸出則為5-10*0.2-5*0.2=2。
資料來源:linfengwei
圖2

從圖2我們可以看出,真實的亮度(Luminance)在左半邊均為強度10,而在右半邊均為5,但我們眼睛感受到的亮度(brightness)卻因為lateral inhibition的影響,在交接處產生了一種黑的越黑,白的越白的錯覺,因此,我們就可以更容易分辨出邊界。
而人體真實的眼睛內的感光細胞並不是像圖1是一維的排列方式,而是比較接近圖3的六角接面的排列方式,一個感光細胞會對周遭所有的感光細胞產生Lateral inhibition。

圖4

左與右各有一個大方塊與小方塊,我們從下面的亮度表可以看出中間的兩個小方塊亮度均相同(為5),但大方塊的亮度不同。但因為lateral inhibition的原因,我們通常會覺得右邊的小方塊較為亮,但這單純是人類眼睛所產生的錯覺。
圖5。

表達出在lateral inhibition後,原本方塊所在出就變得特別突出。沒錯,將對比突顯出來正是Lateral inhibition 所造成的最主要影響。因此,我們的感知系統對絕對的物理量反應並不敏銳(如:聲音的頻率、強度,光的顏色、強度等等),反而對有所差異(即對比)特別敏銳,但也因此,我們的感知系統時常出現錯覺,如圖6或圖7。
圖6

圖7

資料來源:linfengwei
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