在拧紧或松开螺丝钉的过程中，很多人都会产生一种奇妙的错觉：明明只是在做圆周旋转，却仿佛看到螺丝钉沿着轴线螺旋向上或向下移动。这种看似“违背常识”的视觉体验，其实并不是螺丝钉真的在轴向运动，而是我们的视觉系统与大脑解读信号时发生的“认知小误会”。

错觉的“元凶”：孔径问题

这种旋转螺丝钉时产生的上下运动错觉，是一种非常著名的视错觉现象，被称为“理发店杆错觉”。其根本原因，在于我们视觉系统处理运动信息时的一个基本限制，即“孔径问题”。

“孔径问题”演示图图源于网络

具体来说，我们大脑视觉皮层中的单个神经元，其感受范围(感受野)有限，就像是通过一个小孔去观察世界。当一个连续的、长的线条(例如螺丝钉的螺纹)通过这个“小孔”时，该神经元只能明确感知到垂直于该线条边缘的运动分量，而无法感知到沿着线条方向的运动分量，这就造成了运动信息的模糊性。

大脑的“最优脑补”：整合模糊信号

当螺丝钉旋转时，它上面的倾斜螺纹穿过我们视网膜上成千上万个神经元的感受野(也就是一个个“小孔”)。每一个神经元都只能“看到”一小段螺纹，并报告一个垂直于该段螺纹的、模糊的局部运动信号。大脑的任务就是将这些海量的、模糊的局部运动信号，整合成一个统一且明确的整体运动感知。

为了解决“孔径问题”带来的模糊性，大脑会做出一个“最优猜测”。在这种情况下，大脑倾向于将整体运动的方向，解释为沿着物体长轴的方向。因为螺丝钉或理发店旋转灯柱的长轴是垂直的，所以大脑最终“裁定”：这些条纹是在进行整体的垂直上下运动，而不是每个点都在做圆周运动。

理发店灯柱图源于网络

总而言之，这种错觉的产生源于两个关键环节：首先，大脑视觉皮层中的单个神经元有限的“视野”只能捕捉到垂直于条纹的模糊运动;其次，大脑在整合这些信息时，会根据螺丝钉细长的整体轮廓进行“最优脑补”，最终推断出沿长轴方向的整体运动。我们所感知到的，正是这个由大脑构建出来的、实际上并不存在的垂直运动。有趣的是，理发店门口的旋转灯柱正是这一原理的经典应用。（