1954年，俄勒岗大学的弗雷德·阿特尼夫（Fred Attneave）请一些受试者用10个点表示一些图形，他们倾向于把这些点安放在一些轮廓的方向转变得最明显的地方。阿特尼夫的结论是，我们辨认模式的方法是通过对其“转折点”的分析进行的。他还画出一些把现实中的实物大大简化了的图案，即从一个转折点至另一个转折点画出直线。尽管这一做法使曲线变成了直线，但图形还是能够得到立即的辨认，如在下列中：
懂得技巧的阅读者将词汇当作一个整体看待，而不会一个字母一个字母地加以辨认。但刚开始读书的人却是一个字母一个字母地这么看下去的。然而，即使在快速阅读中，仍然有许多人在进行高速特征觉察活动，如由艾林娜·J·吉布森（Eleanol J．Gibson，詹姆斯·吉布森之妻）及其同事于60年代在康奈尔大学所进行的一些实验所显示的一样。他们生造出一大批根本不存在的单音节词，其中有一些符合英语拼音规则，因此是可能发音的（“glurck，”“clerft”）。然后，他们将辅音组调来调去，以生造出另外一些音节，虽然字母相同，但违反发音规则，因此无法发音（“rckugl，”“fiercl”）。有技巧的阅读者在幻灯中看到这些词时，辨别合法组合要比非法组合容易得多，尽管这些字母组他们根本就不认识。一种可能的解释是，他们自己对该词发音，因而更有可能将可发音的音节放入短时记忆中，不可发音的音节则不行。吉布森在加罗戴学院的聋哑儿童中进行试验，虽然他们从未听到过别人念单词，得到的结果仍是一样。这只能意味着，在感知一个假词时，阅读者已区分了这些字母，并且立即辨认出，哪些组遵守了合法的英语拼写模式，哪些组没有。
研究视错觉现象的研究者发现，如果让受测者长时间观看一幅错觉图片，或者允许他们的眼睛来回地看图片，那么知觉的错误程度就是降低，尽管错觉线索仍然在误导着思维，但集中注意的看能够使大脑更关注于事实而不是错觉线索。
在50年代末和60年代初，后来成为知觉研究领袖人物的心理学家欧文·罗克（Irvin Rock）给受试者观看一个倾斜45度的方框，然后问他们，它看上去像个什么；他们说像颗钻石。然后，他让受试者也倾斜45度，使图像在他们的视网膜上呈方框图形。试验是在同一间屋子里进行，在屋子的参照下，他们知道方框和自己都受到了倾斜。这两个信息来源经过大脑的处理以后，使他们仍将方框看成一块钻石。这个简单的实验极大地影响了罗克对知觉的认识，使他得出结论说，知觉现象必须在心理学视点上进行分析。在神经生理学的水平上做这一工作显然是不成熟的。
自40年代至今，神经生理学家已在视知觉研究方面取得了大量发现。这些发现对认知学家来说也具有重大的意义。早在30年代，他们就已能记录小组神经细胞的电活动，到40年代，实验室研究者完善了装有电极的玻璃探针，其精细度——顶端细如发丝，直径仅为千分之一厘米——使其可以插入视网膜的单个细胞、膝状体或插入经局部麻醉的猫或猴子的视皮层里。这种仪器使研究者得以观察在给动物照光或进行其他显示时单个细胞的电活动情况。
这种技术给形状知觉带来了历史性的发现。50年代末，哈佛医学院两位极其聪明的神经生理学家大卫·胡贝尔（David Hubel）和托恩斯顿·威塞尔（T。rste。Wiesel）测试出猫的视皮层细胞反应。他们把微电极埋在猫的视皮层细胞里。尽管无法选定某个特别细胞，但他们还是将电极以合适的方式插入其认为的合适地方。威塞尔曾将这一过程比作用牙签在碗里刺樱桃，你可能不知道具体刺中哪一只，但你知道一定会刺中一只。研究者将猫用带子束缚妥当，再在屏幕上打出一束光线或一些光栅或其他图形。猫头被固定在一定的方位，研究者可从中探知视网膜上的哪一部分可以接收到图像的信息，并将之与被探测的皮层区域进行连接。通过放大器和扬声器，他们可听到细胞活动的声音。安静时，细胞每秒只发出几声“卟卟”，但当受到刺激时，它会以每秒50或100个卟卟连续爆响。
由于视网膜和皮层的结构比较复杂，研究人员要费尽心机才能发现什么地方和在皮层的哪一层的哪些细胞对来自视网膜不同区域的信息产生反应。1958年的一天，这项令人极为痛苦的精细工作终于得出了令人惊讶和半是偶然的发现结果。胡贝尔和威塞尔已将一根电极插在一个细胞里面，但几个小时以来，它并没有快速活动。胡贝尔几年前回忆道：
为使细胞活动起来，我们只差拿脚踩在自己的头上了（它的确曾有过阵发性的响动，就像大部分皮层细胞受到刺激时一样，但我们很难证明这声响动是我们施加的刺激所引发的）。为刺激细胞，我们使用的大部分刺激物是白色和黑色的圆点。经过5个小时的奋斗，我们突然产生一个印象，上面带有【黑】，点的玻璃偶尔会引发反应，可这种反应似乎与该点没有关系。终于，我们想到了这一点：在我们把幻灯片插入槽中时，是玻璃【幻灯】片边上很尖锐但又很模糊的阴影在从中作怪。我们很快确信，这条边只有在其阴影扫过视网膜上一个较小区域时才起作用，而且扫描时应该让该边对着某个特定的方向才行。
简而言之，该细胞对一个横向的线或边产生强烈反应，但对点、斜线或竖线，反应则非常微弱，或根本不起反应。
胡贝尔和威塞尔（及其他研究人员）继续证明，其他细胞对某些处在一定角度上的线条或对垂线或对直角或对明显的边际产生特别反应（在这里，物体与包围它的环境呈现对比）。显然，视皮层的细胞是非常专业化的，它们只对视网膜上图像的某些特定细节产生反应。这项研究及其他一些相关发现使胡贝尔和威塞尔获得了1981年度的诺贝尔奖。
可进行一个简单的试验来体验你自己的线条检测神经元的选择性。支起这本书来，看着下面三个图案，然后慢慢朝后退。约在6英尺远的地方，你仍能看见竖线和横线，但中间圆里的横线会成为一块模糊的灰色。知觉研究者将之叫做“斜线效应”。
有趣的是，这种现象尽管是生理上的，可部分却是后天学习的结果。在1970年进行的一项实验中，将一窝刚出生的小猫放在一个竖直的笼子里圈养，里面满是竖条，不让它们看见一根横条。5个月后，在对它们进行视力测试时，它们无法看见横条或横向的物体。神经学的解释是，对横向线条做出反应的皮层细胞在小猫的早年生活阶段已停止发育。同样，在城市长大的人在童年早期看见竖线和横线的机会要多一些，而看见其他方向线条的机会则相应少些，因而，他们对前者的反应更为灵敏。一个研究小组对一组在城市里长大的大学生和一组在传统的帐篷和房屋里长大，很少看见横向和竖向线条的克里印第安人进行测试，结果发现，在城市长大的大学生表现出了较强的斜线效应，克里人则没有。
固定不变地看着下面这个图案的中心，也可体验你的视网膜上竖直、横向和斜向检测细胞的专业性：
你看到的旋转和抖动，也许是因为，当你看着中心时，不同角度的射线靠得很近，眼睛不断的移动使视网膜上的图像从一种角度的线条跳到另一根线条上，从而发出一大堆信号，使专业化的、有方向性的敏感皮层接受器产生了混乱。
微电极法使神经生理学家能够解释视皮层的结构——神经元呈竖向排列，一个功能柱里约有100个，且分有层次，一层层地穿过各功能柱——并能测量视皮层里每一部分的神经元对许多种刺激的反应。其结果是，人们得出了视皮层各个不同部分的不同细胞的详细分布图，以及它们如何区分各种形状、亮度、色彩、运动、深度等线索。极为复杂的神经元对神经元、功能柱对功能柱的突触连接，将所有细胞的反应连接起来，从而为大脑提供出视网膜上的图像这样一个复杂的编码信息。
然而，这一集中起来的信息在何地及如何被思维“看见”，这一点人们尚是未知。不过，认知型知觉研究可明显看出，视觉皮层专业化的反应并不是终极产品，至少在人类中不是。在简单动物中，神经反应也许足以产生合适的行动（如逃跑或攻击）。但在人类中，神经信息经常是毫无意义的，除非这些信息得到认知过程的解释。在错觉三角形的例子中，是观察者的思维，而不是其皮层细胞，提供了这个图像中所缺少的部分。其他不完整或隐匿图形也是这样，观察者有意识地唤起较高级的心理过程，填入缺损的部分，然后得以看到一个根本不存在的东西。
开始时，大部分人会将这一图案看做一堆排列着的毫无意义的黑块。白色区域的反显和里面藏着的单词是如何看出来的，这一点尚不清楚。然而，一旦看出，思维几乎再也无法将之认定为一堆毫无意义的黑块。
§§§第四节运动知觉
将眼睛视作照相机，这一比喻的意思是，我们是以快门的方式观察事物的。但我们的视觉经验是一种不间断的运动。的确，通过环境和环境中移动的物体来感知我们的运动，这是观察中最为重要的一个方面。没有运动知觉的视力几乎毫无价值，也许比没有视力还要糟糕。这一点可从1983年《大脑》期刊上所报道的一例罕见的个案中看出。
病人是位妇女，患有严重的头疼、眩晕、恶心等症状，更严重的是她失ST运动知觉。这使她处处不便，不得不住进医院。脑电图和其他体检显示，在她的视皮层之外的大脑皮层里，有一部分受到损伤，而这一区域是主要运动知觉的。报告摘抄如下：
（她）失去7所有的三维运动视觉。比如，她无法倒茶和咖啡，因为这些液体看上去像冻结一样，或就像一个冰块。另外，她也掌握不住倒水的时间，因为水快要满时，她无法感受杯子（或壶）里的运动……如果屋子里有两人以上在走动，她感到很不安全，很不舒服，只好很快地离开房间，因为“人们很快地走到这里或那里，可我看不见他们的移动”……她不敢穿过街道，因为她无法判断车辆的速度，但她可轻松地看到汽车本身，“当我首先看到车辆时，它好像在很远的地方。然而，当我准备穿过街道时，汽车一下子便出现在跟前。”
即使没有这些证据，我们也可判断出，运动知觉是极为重要的。我们对自身移动的感觉指导我们在环境中走动；对向我们移动而来的物体的感觉使我们得以避开危险；我们的手的移动的感觉，给我们提供出何时将手伸向物体或做精细手工等所需要的至关重要的资料；站着时，对我们身体细微运动的感觉使我们知道如何保持平衡。（如果你双脚并在一起站着，然后闭上眼睛，你会发现很难站稳。）
在过去的半个世纪里，对运动知觉的许多研究主要是处理外部的变量：移动物体的大小、速度、位置和其他特点如何影响其在我们视觉里的存在方式。这些研究与心理物理学的不相伯仲：获取某些客观数据，对经验的内在过程却只字不提。尽管如此，它还是提供了这些过程的重要线索，其中既包括先天的神经过程也包括后天的认知过程。
关于先天低水平过程的典型发现：研究者在婴儿面前把一个阴影或盒子状的图像打在屏幕上，然后让阴影或图像快速扩张。当图像扩大时，婴儿朝后靠一靠，好像要避免被撞上一样。这个反应绝对不是经验的作用，一个从未被快速接近的物体撞上的新生儿就会以这种方式做出反应，就跟许多没有经验和新生的动物一样。这种对“快速放大”的物体所做出的避开姿势，显然是一种保护性的反射，是通过进化传承下来的；一个快速接近我们的物体的视觉图像便可触发回避的行为，并不涉及任何更高的精神过程。
关于后天高水平过程的典型发现：1974年，心理学家戴维·李（David Lee）和埃里克·阿伦森（Eric Aronson）搭建了一个没有地板的房间，它可在一块不能移动的地板上从这里或那里来回移动。他们将一个13~16月大的、刚学会走路的婴儿放在里面，然后悄悄地将这个房间在婴儿面对的方向移走，也就是说，从孩子面前溜走——孩子会向前扑，或跌倒；如果将房间朝另外一个方向移过去，孩子会朝后跌倒。解释是，当墙壁移走时，孩子感到自己好像在向后倒，因而自动地通过向前扑倒而加以补偿。反过来亦如此。这种现象似乎是一种后天获取的行为。孩子在开始走路时，便学会使用了“光学流动”信息。（光学流动是我们移动时视野范围内的任何物体的移动。比如，当我们走向某点时，其周围的任何东西逐渐向外扩大，直到视野的尽头。）
这些及其他一些富有成果的运动知觉研究，使长期以来视眼睛为照相机的观点更加无法自圆其说。该观点的其中一个缺陷是，尽管眼睛没有快门，但移动的物体并不会因此而模糊，哪怕是我们的眼睛在发生移动。但在使用照相机照相时，移动可能就会使照片变得模糊。于是，许多研究运动知觉的人已在寻找不产生模糊的原因。一种以乌尔里克。赖塞尔（Ulric Neisser）和其他人的研究为基础的假说越来越得到人们的认同。它认为，当一个图像通过幻灯在屏幕上闪动哪怕多少分之一秒，事后我们仍可在思维里粗略地看到它。1967年，赖塞尔使用“映象”一词以形容这个非常短暂的视觉记忆。他测量出它的持续时间约为半秒（后来的研究报告认为只有四分之一秒）到2秒，并发现，如果新的模式在它完全消失前出现，它就会被擦掉。其他视觉研究者因此认为，由于眼睛扫过视野或以一系列叫做“飞速扫描”的跳跃方式跟踪物体，它在物体移动时什么也看不到，但在其每次短暂停留时，会发出一个映象快照传给大脑。这些快照汇集在一起，便形成运动知觉，就像一个人在看电影一样。
这种假设在70年代和80年代初被人们广为接受。但一些走在最前列的调查者开始提出质疑，认为映象只是在不自然的实验条件下观察到的，不一定存在于正常的知觉之中。如果真是如此，有关运动知觉的飞速扫描——映象假设就会崩溃。拉尔夫·哈伯这样认为：
在自然状态下没有这些表现，除非你想在闪电中阅读。没有这样的自然情形，即视网膜在约四分之一秒里感受到静态刺激，而其前后均为一片黑暗……静止的、像快照一样的视网膜图像从未固定在时空中，所有的只是持续变化者的图像……映象是在实验室里诞生的，且只存在于实验室中，不可能存在于其他任何地方。