https://frosthead.com

Mata Kita Sentiasa Melayang Sekeliling, Jadi Bagaimana Datanglah Wawasan Kita Tidak Kabur?

Imej di atas, "Ahad Ahad di Pulau La Grande Jatte, " dicat pada tahun 1884 oleh seniman Perancis Georges Seurat. Garis hitam yang menyeberang bukanlah kerja anak kecil yang melanda malapetaka dengan penanda tetap, tetapi ahli neuroscientist Robert Wurtz dari National Eye Institute di Amerika Syarikat. Sepuluh tahun yang lalu, dia meminta rakan sekerja untuk melihat lukisan itu sambil memakai lensa seperti lensa kontak yang mencatatkan pergerakan mata rakan sekerja. Ini kemudian diterjemahkan ke dalam grafiti yang anda lihat di sini.

Pengintaian seni boleh merosot, namun Seurat mungkin tertarik dengan peningkatan kerja. Pergerakan Seurat yang bermula dengan lukisan ini-Neo-Impresionisme-menarik inspirasi dari kajian saintifik tentang bagaimana visi kita berfungsi. Terutamanya berpengaruh ialah penyelidikan perintis Hermann von Helmholtz, seorang doktor Jerman, ahli fizik dan ahli falsafah dan pengarang buku semulajadi 1867, Buku Panduan Optik Fisiologi, dalam cara kita melihat kedalaman, warna dan gerakan.

Salah satu soalan yang menduduki Helmholtz, dan mungkin Seurat, adalah mengapa kita tidak melihat pergerakan mata yang berterusan yang kita buat ketika kita mengimbas persekitaran kita (atau gambaran yang dicat dari mereka). Pertimbangkan bahawa garisan di atas ditarik dalam hanya tiga minit. Jika kita melihat semua pergerakan seperti yang kita buat, pandangan kita terhadap dunia akan menjadi satu gerakan yang tidak jelas. Sebagai Wurtz dan rakan-rakannya dari Itali Paola Binda dan Maria Concetta Morrone menerangkan dalam dua artikel dalam Kajian Tahunan Sains Visi, banyak yang kita tahu tentang mengapa hal itu tidak berlaku-dan masih belum belajar.

Saccades Mata Filem pendek mata membuat mata pelajaran, ditunjukkan dalam gerakan lambat. (Way Weekend melalui Giphy)

Bermula dengan asas-asas: Satu-satunya perkara yang kita boleh berharap untuk melihat adalah orang-orang yang menghantar atau mencerminkan cahaya ke arah mata kita, di mana ia mungkin berakhir memukul retina, lapisan tisu saraf yang meliputi dua pertiga daripada bola mata dalaman . Di sana, imej yang kompleks dari apa yang kita lihat pada mulanya diterjemahkan ke dalam aktiviti sel photoreceptor sensitif cahaya individu. Corak ini kemudiannya ditransmisikan ke pelbagai neuron di retina yang secara khusus memberi respons kepada warna, bentuk, orientasi, pergerakan atau kontras tertentu. Isyarat yang dihasilkannya dihantar ke otak melalui saraf optik, di mana ia ditafsirkan dan disusun semula dalam perkembangan bidang khusus dalam korteks visual.

Namun untuk menyampaikan semua maklumat yang mencapai retina pada resolusi yang digunakan untuk memerlukan saraf optik dengan kira-kira diameter batang gajah. Oleh kerana itu agak sukar dikawal, hanya satu kawasan kecil retina yang dipanggil fovea-menyediakan penyelesaian seperti ini. Oleh itu untuk memberikan semua ciri menarik persekitaran kita saat ini di sorotan foveal, kita menggerakkan mata kita di sekeliling-banyak anak panah yang dipanggil para saintis. (Bahasa Perancis untuk "jerks, " perkataan itu dicipta pada tahun 1879 oleh pakar mata Perancis Émile Javal.) Saccades dipandu oleh apa yang kita perhatikan, walaupun kita sering tidak menyedari mereka.

Rajah rajah mata Ilustrasi ini yang membentangkan struktur asas mata menunjukkan di mana imej fovea-mana yang diberikan dalam resolusi tinggi-terletak. Jerks mata yang dikenali sebagai saccades membolehkan bahagian-bahagian yang berbeza dari tempat kejadian untuk masuk ke dalam garis penglihatan fovea. (Penyelidikan Kanser UK / Wikimedia Commons / Majalah Pengetahuan)

Terdapat beberapa sebab mengapa pergerakan ini tidak mengubah pandangan kita ke dunia menjadi gerakan yang tidak jelas. Satu adalah bahawa perkara-perkara yang paling jelas dalam bidang pandangan kita boleh menyebabkan kita menjadi buta terhadap rangsangan lain yang berleluasa dan samar-samar: Objek yang kelihatan jelas apabila mata kita tidak bergerak mungkin membuat kesan yang lebih jelas daripada kabur dalam antara. Para saintis merujuk kepada fenomena ini sebagai pelekat visual, dan ia dianggap sangat biasa dalam situasi kehidupan sebenar di mana banyak berlaku pada masa yang sama.

Sekiranya ahli sains menubuhkan eksperimen dengan cara yang mengelakkan pelekat visual ini, ia mendedahkan bahawa otak kita dapat melihat perkara-perkara yang kurang ketara. Ini boleh dilakukan, Morrone menerangkan, dengan menunjukkan tiada apa-apa tetapi rangsangan visual yang sangat lemah dan berpanjangan pada latar belakang yang kosong. Di bawah keadaan ini, perkara mengejutkan mungkin berlaku. Apabila para penyelidik membuat gerakan yang sangat mirip dengan apa yang biasanya kita perhatikan ketika kita membuat saccade, dengan cepat menggerakkan cermin di depan mata orang, orang-orang melaporkan laporan pergerakan-dan mereka sering merasa agak mengganggu. Oleh kerana kita tidak menyedari sacced yang berterusan, ini menunjukkan bahawa otak khususnya menindas isyarat yang mencapai retina sementara pergerakan mata saccadic sedang dalam proses. Dan sememangnya, percubaan telah menunjukkan bahawa jika ada sesuatu yang muncul pada masa yang sama, kita mungkin akan kehilangannya sepenuhnya.

Tetapi penindasan tidak cukup menjelaskan mengapa imej di dalam minda kita sangat stabil. Jika kita melihat sekeliling kita dari satu sudut, maka tidak melihat apa-apa, dan kemudian tiba-tiba melihatnya dari sudut lain, itu masih akan mengganggu. Sebaliknya, seperti yang ditunjukkan Wurtz dan yang lain, sejenis remapping berlaku walaupun sebelum kita memindahkan mata kita. Dalam eksperimen dengan kera yang dilatih untuk membuat sacced yang boleh diramal, sel-sel otak yang menerima isyarat dari satu tempat tertentu di retina beralih dari bertindak balas kepada perkara-perkara yang sedang memandang ke sana untuk hal-hal yang akan muncul hanya selepas saccade. Dan itu berlaku sebelum monyet memindahkan mata mereka. Dengan cara ini, Wurtz berfikir, imej semasa secara beransur-ansur digantikan oleh masa depan.

Jadi bagaimana sel-sel otak tahu terlebih dahulu bahawa saccade sedang dalam perjalanan? Para saintis berteori selama bertahun-tahun bahawa ini memerlukan mereka untuk menerima isyarat tambahan dari kawasan otak yang memberikan perintah untuk pergerakan mata. Dan mereka telah menunjukkan bahawa isyarat seperti itu berlaku, tiba di kawasan otak yang terlibat dalam menyelaraskan apa yang kita lihat dan di mana kita akan melihat seterusnya. Wurtz dan lain-lain percaya bahawa isyarat jenis ini menjejaskan sel-sel otak untuk mula bertindak balas kepada perkara-perkara yang sebahagian daripada retina akan dilihat hanya selepas saccade.

Seurat Mata Georges Seurat, bersama dengan artis lain pada masa itu, berminat dalam kerja-kerja persepsi visual manusia. (Wikimedia Commons / Domain Awam / Gif oleh Ketahui)

Kesemua ini sangat mungkin untuk bekerja hampir dengan cara yang sama seperti manusia di monyet. Tetapi jika anda bertanya kepada orang apa yang mereka lihat tepat sebelum saccade, seperti yang dilakukan oleh Morrone dan Binda, mereka tidak melaporkan penggantian secara beransur-ansur satu imej oleh yang lain sebelum mata mereka bergerak. Sebaliknya, apa-apa yang ditunjukkan dalam tempoh 100-milisecond tepat sebelum saccade dapat dilihat hanya selepas berakhirnya saccade. Hasil daripada kelewatan ini ialah rangsangan yang muncul pada masa yang berlainan dalam tempoh yang singkat sebelum saccade semua boleh dilihat pada masa yang sama-50 milisaat selepas ia berakhir.

Dan jika rangsangan ini cukup serupa, mereka mungkin dilihat sebagai menyatu bersama-sama dengan satu perkara, walaupun mereka ditunjukkan pada waktu yang sedikit berbeza atau tempat sebelum pergerakan mata. Binda dan Morrone memanggil tetingkap masa ini sebelum menjejaskan tempoh kekeliruan. Perkara-perkara yang kita lihat mungkin benar-benar disatukan-bersatu bersama-sama dengan visi kita, dan kemudian lebih keliru konvensional-keliru antara satu sama lain-dalam fikiran kita.

Dalam kehidupan sebenar, perpaduan unsur-unsur yang serupa di ruang dan waktu semasa sacced mungkin benar-benar membantu untuk mengelakkan kekeliruan, kerana kesinambungan ini membantu kita memahami bahawa perkara-perkara yang kita lihat sebelum dan sesudah itu adalah sama, walaupun mereka telah berpindah atau jika cahaya telah beralih. Jadi walaupun mekanisme itu mungkin kelihatan ceroboh, Binda dan Morrone percaya bahawa sloppiness ini biasanya berfungsi dengan kelebihan kita.

Satu jenis ketidaksamaan yang diinginkan boleh jadi yang membolehkan kita menikmati lukisan Seurat di tempat pertama. Daripada persepsi yang lebih tepat tentang koleksi berwarna-warni titik yang berbeza, petang Ahad yang indah muncul. Topi itu-atau, seperti yang dikatakan orang Perancis: "Chapeau!"

Boleh diketahui Majalah yang boleh dipercayai adalah usaha kewartawanan bebas daripada Kajian Tahunan.
Mata Kita Sentiasa Melayang Sekeliling, Jadi Bagaimana Datanglah Wawasan Kita Tidak Kabur?