Một nghiên cứu mới đây cho thấy sự việc này xảy ra khi não của chúng ta trải qua một hiện tượng gọi là Pareidolia (ảo giác khuôn mặt), theo đó, khi một người nghĩ rằng mình đang thấy một khuôn mặt, suy nghĩ đó sẽ đánh thức một vùng não chịu trách nhiệm phân tích và nhận diện khuôn mặt

Đây là một hiện tượng rất nổi tiếng, và là lời giải thích cho việc người ta nhìn một vùng đất đá nhấp nhô trên sao Hỏa thành một khuôn mặt hay vết nước loang trên trần một đường hầm ở Chicago thành hình ảnh Đức Mẹ Đồng trinh.

Tuy nhiên không phải lúc nào hiện tượng này cũng khiến người ta nhìn thấy những khuôn mặt. Năm 2013, trên Internet đã diễn ra một cuộc tranh cãi sôi nổi về việc camera của robot thám hiểm tự hành của NASA chụp được hình một con chuột trên sao Hỏa.

Để tìm hiểu chuyện gì diễn ra trong não bộ khi xảy ra hiện tượng này, các nhà khoa học đã lựa chọn 20 người đàn ông và đề nghị họ quan sát một hình ảnh khi đang ở trong một máy chụp cộng hưởng từ chức năng. Sự thay đổi từ trường do thay đổi lượng oxy trong máu sẽ giúp các nhà khoa học thấy được vùng não nào được cung cấp máu tại bất cứ thời điểm nào, và chỉ ra sự hoạt động mạnh của neuron tại vùng não đó.

Các nhà nghiên cứu yêu cầu những người tham gia nhìn vào một loạt các bức ảnh bị làm mờ. Hai bức ảnh cho thấy khuôn mặt của đàn ông, một bức rất dễ nhìn, bức kia thì khó hơn. Hai bức ảnh khác lại cho thấy chữ cái, cũng một bức dễ nhìn và một bức khó nhìn. Bức ảnh cuối cùng hoàn toàn là ảnh đen trắng và có một vết bẩn ở trên.

Các thí nghiệm được tiến hành riêng biệt với mỗi nhóm ảnh, cách nhau một tuần. Những người tham gia được cho hai nút bấm, họ bấm nút thứ nhất khi họ nhìn thấy khuôn mặt hay chữ cái, và bấm nút còn lại khi họ không thấy gì.

Sau thí nghiệm này, những người tham gia lại được cho xem một loạt những hình ảnh khác và được cho biết trước là một nửa trong số này có hình của khuôn mặt hay chữ cái. Tuy nhiên lần này những hình ảnh được bí mật làm mờ. Họ lại được yêu cầu bấm nút để xác định liệu mình có nhìn thấy gì không.

Kết quả, 34% số người tham gia thí nghiệm cho biết mình nhìn thấy những khuôn mặt, và 38% nhìn thấy những chữ cái, dù trong những hình ảnh mà họ được xem hoàn toàn không có khuôn mặt hay chữ cái nào.

Kết quả thí nghiệm cho thấy, mọi người có xu hướng tự tạo ra hình ảnh khi tìm kiếm những vật thể có thể xác định trong một chuỗi hình ảnh ngẫu nhiên.

Thí nghiệm này đã giúp các nhà khoa học tìm ra sự khác biệt giữa những hoạt động não khiến chúng ta nhìn nhầm ra khuôn mặt và nhìn nhầm ra chữ cái. Những khác biệt này nằm ở khu vực khuôn mặt hình thoi (Fusiform Face Area- FFA), một vùng nhỏ bên não phía sau tai.

Khu vực này đã từ lâu chịu trách nhiệm cho việc nhận diện khuôn mặt cũng như phân biệt sự khác biệt giữa các vật thể. Ví dụ một người có thể dùng FFA để nói lên được sự khác biệt giữa một con chim sẻ và một con chim hồng tước.

Việc tìm ra sự liên quan giữa FFA và ảo giác nhìn thấy khuôn mặt cho thấy khu vực này không chỉ phản ứng với những khuôn mặt thật mà còn phản ứng với suy nghĩ nhìn thấy một khuôn mặt.

Nói cách khác, việc chúng ta kỳ vọng nhìn thấy một khuôn mặt có thể khiến não chúng ta xử lý thông tin và tạo ra một hình ảnh rất giống một khuôn mặt, dẫn đến một cảm giác sai lầm.