你的眼睛一天內(nèi)經(jīng)歷幾萬次“失明”，只是為了讓你看清世界

邊策 蕭簫 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

你知道嗎，你的眼睛每天都在經(jīng)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(jīng)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(xué)，已經(jīng)刊登在PNAS上。

具體而言，研究指出：

我們的眼睛每天會高頻產(chǎn)生一種叫“微眼動”的行為，這種行為伴隨短暫的視覺抑制，期間我們基本等同于“失明”。
但在這之后，視力就會迅速恢復(fù)、并持續(xù)改善，整體視力還能得到短暫增強。

這到底是怎么一回事？

什么是微眼動？

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）。

微眼動并不受主觀意愿控制，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圖像，會發(fā)現(xiàn)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(jié)。

這是因為我們的眼睛雖然依靠視網(wǎng)膜收集視覺信息，但在視網(wǎng)膜中央，只有一個非常小的區(qū)域能收集到高分辨率的信息。

這個區(qū)域在視網(wǎng)膜黃斑上，是一個小凹（foveola），比其他視網(wǎng)膜區(qū)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(jié)。

它的面積很小，因此眼睛要想完整看清楚整個事物的細節(jié)，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，于是就有了微眼動。

所以，微眼動怎么又跟“失明”扯上關(guān)系了呢？

大幅眼動會發(fā)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。

在之前的研究中，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大范圍的眼動會導(dǎo)致我們暫時“失明”。

在我們能意識到的視覺范圍內(nèi)，如果視線突然發(fā)生轉(zhuǎn)移，例如在兩個電腦屏幕之間來回看，視覺能力就會在轉(zhuǎn)換期間突然降低。

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

為什么人類需要掃視抑制？

上面提到，平時我們看高分辨率的東西，是通過微眼動不斷刷新感光細胞接觸到的視覺刺激，來避免產(chǎn)生神經(jīng)適應(yīng)性?（例如圖中的“+”號并持續(xù)十幾秒，會發(fā)現(xiàn)彩色漸漸消失）：

但是，太多的視覺刺激也不好。

尤其是在快速移動視線時，如果眼睛不屏蔽大量視覺信息，我們的大腦神經(jīng)就會接收到過量刺激，造成眩暈感，出現(xiàn)像在高分辨率游戲中感受到的“暈3D”現(xiàn)象。

所以，在大幅度眼動時，眼睛就需要通過掃視抑制，屏蔽大量視線移動產(chǎn)生的信息，避免我們產(chǎn)生眩暈感。

這個過程中，眼睛會出現(xiàn)掃視抑制現(xiàn)象，也就是短暫地發(fā)生“失明”。

不過，之前的研究還停留在眼動與掃視抑制現(xiàn)象的研究。

科學(xué)家們并不知道，微眼動本身是否也會發(fā)生掃視抑制，以及這是否會影響黃斑的能見度。

受設(shè)備精度所限，此前科學(xué)家們沒有進行微眼動的相關(guān)實驗。

微眼動也會產(chǎn)生視覺抑制

但現(xiàn)在，來自羅切斯特大學(xué)的一個研究團隊搞到了高精度而實驗設(shè)備，開始探究微眼動對視力的影響。

研究人員在一塊高幀率屏幕上進行了一場“捉跳蚤”的游戲。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，每個黑點占據(jù)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(yīng)這塊“毛皮”的畫面，然后開始“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(fā)現(xiàn)，無論是在“跳蚤”轉(zhuǎn)移之前、還是之后，參與者都看不到跳蚤，即使他們直接盯著跳蚤可能出現(xiàn)的地方：

實驗結(jié)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(yīng)速度有多快，“失明”時眼睛都無法注意到移動物體。

不過，在經(jīng)歷的短暫的“失明”后，視力就會在凝視中心迅速恢復(fù)、并持續(xù)改善，整體視力還得到了短暫增強：

從實驗數(shù)據(jù)可以看出，微眼動發(fā)生過后，視力恢復(fù)得非?？?。

平均而言，在黃斑區(qū)域，微眼動結(jié)束后不到25毫秒的時間內(nèi)，靈敏度已恢復(fù)到之前90%，之外區(qū)域也能在25毫秒內(nèi)完全恢復(fù)。

在微眼動之后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(xù)研究視覺抑制與視力增強之間的關(guān)系，并進一步研究這些持續(xù)的凹陷調(diào)節(jié)如何影響眼動策略、以及人類如何積極應(yīng)對這些策略以提高視覺性能。

這么看來，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

參考鏈接：
[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/