Η αισθητήρια αντίληψη της πραγματικότητας δε γίνεται με απόλυτη πιστότητα. Δίνει μόνο μια - στον έναν ή τον άλλο βαθμό - επεξεργασμένη αντανάκλαση του φυσικού κόσμου στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Ετσι, τα μάτια δεν είναι απλώς δύο κάμερες, που μεταφέρουν αυτούσια το είδωλο που σχηματίζεται πάνω στον αμφιβληστροειδή σε κάποιο «εσωτερικό μάτι». Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το σχήμα 1, όπου ενώ η εικόνα που σχηματίζεται στον αμφιβληστροειδή παραμένει σταθερή, η αντίληψη της εικόνας μπορεί να αλλάζει από τη μια στιγμή στην άλλη, ανάμεσα σε δύο αντικριστά πρόσωπα ή ένα κολωνάτο ποτήρι. Αυτό σημαίνει ότι ακόμα και η απλή παρατήρηση σημαίνει επεξεργασία από τον εγκέφαλο.

Λιγότερο προφανές, αλλά εξίσου σημαντικό είναι και το αντίστροφο. Η οπτική αντίληψη του κόσμου μπορεί να παραμένει σταθερή ακόμα κι όταν το είδωλο στον αμφιβληστροειδή μεταβάλλεται ταχύτατα. Παράδειγμα είναι η οπτική αντίληψη κατά το κοίταγμα ένα γύρω. Κάθε φορά που τα μάτια μεταπηδούν σε άλλο σημείο του δωματίου, το είδωλο στον αμφιβληστροειδή χοροπηδά με ταχύτητα δεκάδων μέτρων το δευτερόλεπτο. Κι όμως αντιλαμβανόμαστε το δωμάτιο σταθερό.

Στο ερώτημα γιατί συμβαίνει αυτό θα μπορούσε κάποιος να υποθέσει ότι οφείλεται στη σχετικότητα της κίνησης. Τα σύννεφα στο βραδινό ουρανό γλιστράνε αργά, αλλά μπορούμε εύκολα να ξεγελαστούμε και να υποθέσουμε ότι είναι το μικρότερο αντικείμενο, το φεγγάρι εκείνο που κινείται. Ενα απλό πείραμα είναι ικανό να απορρίψει την ιδέα ότι η σταθερότητα με την οποία αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο την ώρα που τα μάτια μας κινούνται γρήγορα έχει να κάνει με τη σχετικότητα της κίνησης. Κλείστε το ένα σας μάτι και πιέστε απαλά το ανοιχτό μάτι πέρα δώθε ακουμπώντας πάνω στο βλέφαρο. Ο χώρος γύρω θα φανεί σα να σείεται σε ένα μεγάλο σεισμό, αν και δεν υπάρχει καμιά σχετική κίνηση του αμφιβληστροειδούς.

Η απάντηση γιατί αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο ως σταθερό όταν μετακινούμε τα μάτια μας φυσιολογικά, αλλά όχι όταν κουνάμε ένα μάτι με το χέρι, ήρθε από τον φυσικό, φυσιολόγο και οφθαλμολόγο του 19ου αιώνα, Χέρμαν βαν Χέλμχολτζ. Ο Χέλμχολτζ υπέθεσε ότι όταν οι πρόσθιοι λοβοί του εγκεφάλου στέλνουν εντολή για μετακίνηση των ματιών, ένα είδος αντιγράφου της εντολής πηγαίνει και στα οπτικά κέντρα ανίχνευσης κίνησης. Είναι σαν έγκαιρη προειδοποίηση ότι πρόκειται να ανιχνεύσει κίνηση που δεν οφείλεται σε πραγματική κίνηση στο φυσικό κόσμο και γι' αυτό πρέπει να αγνοηθεί.

Σύμφωνα με τους νευροψυχολόγους, στον εγκέφαλο υπάρχουν δύο ανεξάρτητα συστήματα που μπορούν να σηματοδοτήσουν αίσθηση κίνησης. Το ένα είναι το σύστημα ειδώλου - αμφιβληστροειδούς που σχετίζεται με την κίνηση του ειδώλου πάνω στον αμφιβληστροειδή και το άλλο το σύστημα ματιών - κεφαλιού, που ανιχνεύει την κίνηση των ματιών. Κανονικά, ο εγκέφαλος αφαιρεί το σήμα που στέλνει το ένα σύστημα από το σήμα που στέλνει το άλλο. Ετσι, όταν μετακινούμε τη ματιά μας μέσα σε ένα χώρο, τα δύο σήματα κίνησης αλληλοαναιρούνται και ο περίγυρος φαίνεται σταθερός.

Η ύπαρξη του συστήματος ματιών - κεφαλιού αποδεικνύεται από ένα απλό πείραμα. Αν σε ένα σκοτεινό δωμάτιο παρατηρήσουμε την καύτρα ενός τσιγάρου καθώς μετακινείται, τότε παρότι το είδωλο της καύτρας στην ουσία έμεινε αμετακίνητο πάνω στον αμφιβληστροειδή, αντιλαμβανόμαστε την κίνησή του από την κίνηση των ματιών μας, καθώς ο εγκέφαλος «συμπεραίνει» ότι το υπό παρατήρηση αντικείμενο πρέπει να μετακινήθηκε απόσταση ανάλογη με τη μετακίνηση των ματιών.

Αυτή η λειτουργία του συστήματος ματιών - κεφαλιού μπορεί να διαπιστωθεί και με ένα άλλο πείραμα. Αν δούμε κατάματα ένα φλας φωτογραφικής μηχανής να ανάβει, τότε η εικόνα του θα αποτυπωθεί για ένα διάστημα στη συγκεκριμένη περιοχή του αμφιβληστροειδούς όπου είχε σχηματιστεί το είδωλό του. Ομως αν στη συνέχεια πάμε σε ένα σκοτεινό δωμάτιο και μετακινήσουμε τα μάτια μας πέρα δώθε, θα δούμε την εικόνα του φλας να μετακινείται, σαν να υπήρχε εκεί ένα αληθινό φλας το οποίο κάποιος μεταφέρει αναμμένο.

Το ίδιο φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί και με τη βοήθεια του σχήματος 2. Αν παρατηρήσει κανείς έντονα επί μισό λεπτό το μικρό x στο κέντρο του σταυρού, τότε μόλις μετακινήσει το βλέμμα του σε κάποιο λευκό σημείο της σελίδας θα δει το «φάντασμα» του x (αν χρειαστεί ανοιγοκλείστε τα μάτια σας για να φρεσκαριστεί η εικόνα).

Σε σχέση με την πηγή των σημάτων που δημιουργεί το σύστημα ματιών - κεφαλιού υπάρχουν δύο δυνατότητες. Η μία είναι η πρόσθια τροφοδότηση, όπου τα εγκεφαλικά κέντρα κίνησης των ματιών δίνουν αντίγραφο του σήματος κίνησης στα κέντρα ανίχνευσης κίνησης στην εικόνα που φτάνει από το οπτικό νεύρο. Η άλλη θεωρία είναι η ανατροφοδότηση προς τα πίσω, όπου οι ίδιοι οι μύες κίνησης των ματιών και του κεφαλιού στέλνουν το σήμα «ακύρωσης» της πληροφορίας κίνησης. Για να βρει ποιος από τους δύο μηχανισμούς ισχύει στην πραγματικότητα, ο Χέλμχολτζ έκανε ένα πείραμα στον εαυτό του. Παρέλυσε τους μύες κίνησης των ματιών του χρησιμοποιώντας ένα τοπικό αναισθητικό και μετά προσπάθησε (ανεπιτυχώς βέβαια) να μετακινήσει τα μάτια του. Παρατήρησε ότι ο κόσμος φαινόταν να κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση από εκείνη που προσπαθούσε να κινήσει τα μάτια του, παρότι ούτε η εικόνα που παρατηρούσε μετακινούνταν, ούτε και τα μάτια του. Συμπέρανε ότι σωστή πρέπει να είναι η πρόσθια τροφοδότηση που στέλνει σήμα ακύρωσης κίνησης που δε συνέβη στην πραγματικότητα, με αποτέλεσμα ο εγκέφαλος να αντιλαμβάνεται ανύπαρκτη κίνηση προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Η οπτική αντιληπτική ικανότητα του ανθρώπου είναι αποτέλεσμα της εξέλιξης του είδους, που έχει δημιουργήσει νευρωνικά κυκλώματα ανατροφοδότησης, όταν η κίνηση των ματιών γίνεται με εντολή από το ειδικό εγκεφαλικό κέντρο, αλλά όχι όταν μετακινείται ο βολβός του ματιού από εξωτερική αιτία, έστω κι αν αυτή είναι τα δάχτυλα που ελέγχονται από τον ίδιο εγκέφαλο.