ภาพติดตาแบบเนกาทิฟ (negative afterimage) เกิดเมื่อเซลล์รับแสงของตา โดยเฉพาะเซลล์รูปกรวยและเซลล์รูปแท่ง ปรับตัวเนื่องจากรับสิ่งเร้าเกินแล้วเสียความไวแสงหลักฐานใหม่ ๆ ยังแสดงด้วยว่า เปลือกสมองก็มีบทบาทด้วย[4]

ปกติแล้ว ระบบการเห็นจะแก้ปัญหาการได้สิ่งเร้าเกินโดยเลื่อนภาพไปยังส่วนใหม่ของจอตาด้วยการขยับตาเล็ก ๆ ที่เรียกว่า microsaccade ซึ่งเกิดใต้สำนึกและจะสังเกตไม่เห็นแต่ถ้าภาพนั้นใหญ่หรือว่าตาขยับไม่พอ ก็จะไม่สามารถย้ายภาพนั้นไปยังส่วนใหม่ ๆ ของจอตาได้เซลล์รับแสงที่ได้รับสิ่งเร้าเดียวอย่างคงยืนในที่สุดก็จะหมดโปรตีนรงควัตถุไวแสง (photopigment) ที่จำเป็นในการรับแสง มีผลลดกระแสประสาทที่ส่งไปยังสมองปรากฏการณ์นี้สามารถเห็นได้เมื่อเข้าไปสู่ที่มืดจากที่สว่าง

พร้อม ๆ กับปรากฏการณ์เช่นนี้ เซลล์ประสาทในสมองกลีบท้ายทอยก็จะปรับตัวด้วย คล้ายกับการปรับดุลสีในการถ่ายภาพเป็นความพยายามรักษาการเห็นให้สม่ำเสมอในสภาพแสงที่ไม่คงที่การมองพื้นเรียบ ๆ ในขณะที่สมองกำลังปรับตัวจะทำให้เห็นภาพติดตาเพราะสมองจะแปลผลโดยใช้การปรับตัวเฉพาะที่ ๆ ในสายตาซึ่งไม่จำเป็นแล้ว

ในปี พ.ศ. 2421 นักกายวิภาคชาวเยอรมัน Ewald Hering (2377-2461) ได้อธิบายกระบวนการที่สมองเห็นภาพติดตาโดยใช้แม่สีเป็นคู่ 3 คู่ทฤษฎี opponent process (กระบวนการคู่แข่งขัน) ของเขาแสดงว่า ระบบการเห็นของมนุษย์แปลผลกระแสประสาทจากเซลล์รูปกรวยและเซลล์รูปแท่งแบบเป็นปฏิปักษ์กัน (antagonistic)ทฤษฎีเสนอว่า มีช่องทางความเป็นปฏิปักษ์ 3 ช่องคือ แดงกับเขียว น้ำเงินกับเหลือง และดำกับขาวคือการตอบสนองต่อสีหนึ่งของช่องจะเป็นปฏิปักษ์ต่ออีกสีหนึ่งของช่องนั้นดังนั้น ภาพเขียวจะสร้างภาพติดตาสีแดงม่วงเพราะภาพเขียวได้ทำให้เซลล์รับแสงสีเขียวให้หมดกำลัง จึงส่งสัญญาณอ่อนกว่าดังนั้น สมองจึงตีความเป็นแม่สีที่เป็นปฏิปักษ์กัน ซึ่งก็คือ สีแดงม่วง[ต้องการอ้างอิง]