人間が外界から受け取る情報の約80％以上は視覚に依存しています。眠気を感じている際、大脳皮質の活動は低下し、副交感神経が優位になっていますが、特定の視覚パターンが網膜に入力されると、信号は視床を経由して脳幹網様体賦活系（RAS）へと瞬時に伝達されます。RASは脳全体の覚醒レベルをコントロールする中枢であり、強い視覚刺激を受けると交感神経を刺激し、覚醒ホルモンであるノルアドレナリンやドーパミンの放出を促します。
特に、高周波の空間周波数成分を含む画像や、予測不可能な視覚的違和感（錯視や予想外の構図）は、脳の視覚野だけでなく前頭葉に強い認知的負荷をかけます。「何が起きているのか」を解読しようと脳がフル回転を始めることで、鈍っていた神経回路が一気に活性化する仕組みです。これが、単なる眠気覚まし画像を見るだけで、物理的な刺激なしに頭が冴え渡る生理学的理由です。
