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研究顯示:人的眼睛一天經歷幾萬次“失明”,只是為了讓你看清世界

你知道嗎,你的眼睛每天都在經歷“失明”,還是一天幾萬次的那種。

先別急著拍板磚。雖然你不曾察覺,但最新研究已經證明:

當你盯著一個東西想要看清楚時,視力反而會先受到抑制,完全無法注意到移動的物體。

這項研究來自羅切斯特大學,已經刊登在 PNAS 上。

具體而言,研究指出:

我們的眼睛每天會高頻產生一種叫“微眼動”的行為,這種行為伴隨短暫的視覺抑制,期間我們基本等同於“失明”。

但在這之後,視力就會迅速恢復、並持續改善,整體視力還能得到短暫增強。

這到底是怎麼一回事?

什麼是微眼動?

我們盯著一個物體時,眼睛似乎是不動的。

但其實,眼睛無時無刻都在做微小的振動,稱為“微眼動”(microsaccades)。

微眼動並不受主觀意願控制,即便凝視某個點時,它也依然存在:

這個頻率保持著每秒一兩次,每天算下來能達到幾萬次。要想察覺到自己存在微眼動,可以試試盯著下面這張影象,會發現它們看起來像是動的:

別小看這些輕微的振動,它們讓我們能更加清晰地看見物體的細節。這是因為我們的眼睛雖然依靠視網膜收集視覺資訊,但在視網膜中央,只有一個非常小的區域能收集到高解析度的資訊

這個區域在視網膜黃斑上,是一個小凹(foveola),比其他視網膜區域具有更多感光細胞,也就擁有更高的視覺靈敏度,能分辨出更多物體細節。

它的面積很小,因此眼睛要想完整看清楚整個事物的細節,就必須輕微挪動視線,讓小凹位置的感光細胞接觸更多刺激,於是就有了微眼動。

所以,微眼動怎麼又跟“失明”扯上關係了呢?

大幅眼動會發生短暫“失明”

這還得先說回我們正常的眼動行為,也就是較大幅度地移動視線。

▲類似這樣

在之前的研究中,科學家們已經發現,大範圍的眼動會導致我們暫時“失明”

在我們能意識到的視覺範圍內,如果視線突然發生轉移,例如在兩個電腦螢幕之間來回看,視覺能力就會在轉換期間突然降低。

這種短暫性視覺抑制的現象,被稱為掃視抑制(saccadic suppression)。

為什麼人類需要掃視抑制?

上面提到,平時我們看高解析度的東西,是通過微眼動不斷重新整理感光細胞接觸到的視覺刺激,來避免產生神經適應性(例如盯著圖中的“+”號並持續十幾秒,會發現彩色漸漸消失):

▲圖源維基百科 Troxler’s fading

但是,太多的視覺刺激也不好。

尤其是在快速移動視線時,如果眼睛不遮蔽大量視覺資訊,我們的大腦神經就會接收到過量刺激,造成眩暈感,出現像在高解析度遊戲中感受到的“暈 3D”現象。

▲眩暈感類似遊戲中的“暈 3D”

所以,在大幅度眼動時,眼睛就需要通過掃視抑制,遮蔽大量視線移動產生的資訊,避免我們產生眩暈感。這個過程中,眼睛會出現掃視抑制現象,也就是短暫地發生“失明”。

不過,之前的研究還停留在眼動與掃視抑制現象的研究。科學家們並不知道,微眼動本身是否也會發生掃視抑制,以及這是否會影響黃斑的能見度。

受裝置精度所限,此前科學家們沒有進行微眼動的相關實驗。

微眼動也會產生視覺抑制

但現在,來自羅切斯特大學的一個研究團隊搞到了高精度而實驗裝置,開始探究微眼動對視力的影響。

研究人員在一塊高幀率螢幕上進行了一場“捉跳蚤”的遊戲。他們找來了 8 名測試者,在畫面中尋找 30 個電子“跳蚤”的跳動。

其中,“跳蚤”就是圖片上的黑點,每個黑點佔據的視角為 5 分(1/12 度),當黑點變白的時候,就代表著這個“跳蚤”跳起。

實驗流程具體如下,其中黃色 X 是視線中心,青色線條是眼動:

測試者先用 1 秒適應這塊“毛皮”的畫面,然後開始“捉跳蚤”,也就是在跳蚤跳起(黑點變白)的瞬間按下按鈕。

研究人員驚訝地發現,無論是在“跳蚤”轉移之前、還是之後,參與者都看不到跳蚤,即使他們直接盯著跳蚤可能出現的地方:

實驗結果表明,微眼動也伴隨著短暫的視覺抑制,在此期間我們基本上是“失明”的

無論測試者反應速度有多快,“失明”時眼睛都無法注意到移動物體。

不過,在經歷的短暫的“失明”後,視力就會在凝視中心迅速恢復、並持續改善,整體視力還得到了短暫增強:

從實驗資料可以看出,微眼動發生過後,視力恢復得非常快

平均而言,在黃斑區域,微眼動結束後不到 25 毫秒的時間內,靈敏度已恢復到之前 90%,之外區域也能在 25 毫秒內完全恢復。在微眼動之後 100 毫秒,視覺靈敏度還有一定的反彈,平均高出了 12%。

接下來,研究人員計劃繼續研究視覺抑制與視力增強之間的關係,並進一步研究這些持續的凹陷調節如何影響眼動策略、以及人類如何積極應對這些策略以提高視覺效能。

這麼看來,想要做人造眼睛的難度又提升了不少。

論文地址:

https://www.pnas.org/content/pnas/118/37/e2101259118.full.pdf

參考連結:

[1]https://www.reddit.com/r/virtualreality/comments/9sgjq2/overload_vr_i_do_not_suffer_from_motion_sickness/

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Troxler%27s_fading

[3]https://www.rochester.edu/newscenter/brief-period-of-blindness-is-essential-for-vision-503232/