https://frosthead.com

Очите ни винаги се размиват, така че как виждането ни да не е замъглено?

Изображението по-горе, „Неделен следобед на остров Ла Гранде Джат“, е нарисувано през 1884 г. от френския художник Жорж Сеурат. Черните линии, пресичащи го, не са работа на малко дете, което крие хаос с постоянен маркер, а на неврологичния Робърт Вюрц от Националния очен институт в Съединените щати. Преди десет години той помоли колега да разгледа картината, докато носи контактна леща - подобна измишльотина, която записва движенията на очите на колегата. След това те бяха преведени в графитите, които виждате тук.

Любителите на изкуството може да изтръпнат, но все пак е вероятно Сеурат да е бил заинтригуван от това усилване на работата си. Движението Сеурат стартира с тази картина - неоимпресионизма - черпи вдъхновение от научното проучване как функционира нашето зрение. Особено влиятелно оказа пионерското изследване на Херман фон Хелмхолц, немски лекар, физик и философ и автор на семинарна книга от 1867 г., Наръчник по физиологична оптика, върху начина, по който възприемаме дълбочина, цвят и движение.

Един от въпросите, които заемаха Хелмхолц, и евентуално Сеурат, е защо не възприемаме постоянните движения на очите, които правим, когато сканираме заобикалящата ни среда (или рисувано изображение на тях). Имайте предвид, че линиите по-горе бяха нарисувани само за три минути. Ако видяхме всички тези движения, докато ги правехме, представата ни за света би била замъгляване на постоянно движение. Както Wurtz и неговите италиански колеги Paola Binda и Maria Concetta Morrone обясняват в две статии в Годишния преглед на Vision Science, има много неща, които знаем защо това не се случва - и още какво да научим.

Сакади за очи Кратък филм на око за правене на сакади, показан в бавно движение. (Уикенд път през Giphy)

Започвайки с основите: Единствените неща, на които някога можем да се надяваме, са тези, които изпращат или отразяват светлина към очите ни, където може да се стигне до удряне на ретината, слой от нервна тъкан, който покрива задните две трети от вътрешната очна ябълка, Там сложният образ на всичко, което гледаме, първо се превежда в активност на отделни светлочувствителни фоторецепторни клетки. След това този модел се предава на различни неврони в ретината, които конкретно реагират на определени цветове, форми, ориентации, движения или контрасти. Сигналите, които произвеждат, се изпращат до мозъка през зрителния нерв, където те се интерпретират и събират заедно при прогресиране на специализирани области във визуалната кора.

И все пак за предаване на цялата информация, която достига до ретината ни при разделителната способност, с която сме свикнали, ще е необходим оптичен нерв с приблизително диаметъра на ствола на слон. Тъй като това би било доста грозно, само една мъничка област на ретината - наречена фовея - осигурява този вид разделителна способност. Така че, за да дадем на всички интересни характеристики на нашата среда своя момент в светлината на прожектора, ние движим очите си - много - в стрелички, които учените наричат ​​сакаде. (Френски за „ритници“), думата е въведена през 1879 г. от френския офталмолог Емил Джавал. Сакадите се ръководят от това, на което обръщаме внимание, въпреки че често сме блажено несъзнателни за тях.

Диаграма на очите Тази илюстрация, определяща основната структура на окото, показва къде се намира фовеята - където изображенията се изобразяват с висока разделителна способност. Очите, известни като сакаде, позволяват на различни части от сцената да влязат в полезрението на фовеята. (Cancer Research UK / Wikimedia Commons / списание Knovable)

Има редица причини, поради които тези движения не превръщат представата ни за света в замъгляване на движението. Едното е, че най-отчетливите неща в нашето зрително поле могат да ни ослепят за други стимули, които са мимолетни и припадат: Обектите, които се виждат ясно, когато очите ни не се движат, вероятно ще направят по-живо впечатление от замъгляването в между тях. Учените наричат ​​това явление като визуално маскиране и се смята, че той е много често срещан в реални ситуации, в които едновременно се случва много.

Ако учените поставят експерименти по начин, който избягва тази визуална маскировка, това разкрива, че мозъкът ни може да възприема не толкова забележимите неща. Това може да се направи, обяснява Morrone, като не показва на хората нищо друго освен много слаби и краткотрайни визуални стимули на иначе празен фон. При тези условия могат да се случат изненадващи неща. Когато изследователите създават движение, много подобно на това, което обикновено трябва да възприемаме, когато правим сакада, като бързо движим огледало пред очите на хората, тези хора съобщават, че виждат движение - и често го намират за доста смущаващо. Тъй като ние не забелязваме постоянните си сакади, това подсказва, че мозъкът специално потиска сигналите, които достигат до ретината ни, докато е в ход сакадично движение на очите. И наистина експериментите показаха, че ако нещо се появи по време на сакада, може да го пропуснем изцяло.

Но потискането не обяснява адекватно защо изображението в окото на ума ни е толкова стабилно. Ако бихме виждали заобикалящата ни среда от един ъгъл, тогава нищо не виждаме, а после изведнъж я виждаме от друг ъгъл, това все още би било смущаващо. Вместо това, както показаха Вюрц и други, един вид пренареждане се случва дори преди да помръднем очите си. В експерименти с макаци, които са били обучени да правят предсказуеми сакади, мозъчните клетки, които получават сигнали от едно конкретно място в ретината, преминаха от реагиране на неща, които в момента се виждат там, на неща, които ще се появят едва след сакадата. И това се случи преди маймуните да помръднат очите си. По този начин, смята Вюрц, настоящият образ постепенно се заменя с бъдещия.

И така, как тези мозъчни клетки да знаят предварително, че на път е сакада? Учените дълги години теоретизират, че това ще изисква те да получат допълнителен сигнал от мозъчната област, който дава командата за движение на очите. И те показаха, че такива сигнали се появяват, пристигайки в области на мозъка, участващи в координирането на това, което виждаме и къде ще погледнем следващия. Вюрц и други вярват, че този вид сигнал подтиква мозъчните клетки да започнат да реагират на неща, които тяхната част от ретината ще види само след сакадата.

Сеурат Очите Жорж Сеурат, заедно с други художници на своето време, се интересувал от работата на човешкото визуално възприятие. (Wikimedia Commons / Public Domain / Gif от Knovable)

Всичко това е много вероятно да работи почти по същия начин при хората, както при маймуните. Но ако попитате хората какво виждат точно преди сакада, както направиха Morrone и Binda, те не съобщават за постепенна подмяна на едно изображение с друго, преди очите им да се движат. Вместо това, всичко, което са показани по време на 100-милисекундния период точно преди сакадата да стане видима едва след приключването на сакада. Резултатът от това забавяне е, че стимули, появяващи се в различно време в рамките на този кратък период преди сакада, могат да бъдат възприети едновременно - 50 милисекунди след приключването му.

И ако тези стимули са достатъчно сходни, те могат да се възприемат като слети заедно в едно нещо, дори когато са били показани в малко по-различно време или на места преди движенията на очите. Binda и Morrone извикват този времеви прозорец точно преди периода на объркване. Нещата, които виждаме, могат буквално да бъдат объркани - слети заедно - от нашето виждане, а след това по-условно объркани - погрешно помежду си - в съзнанието ни.

В реалния живот това сливане на подобни елементи в пространството и времето по време на сакади всъщност може да помогне за предотвратяване на объркване, защото непрекъснатостта ни помага да разберем, че нещата, които видяхме преди и след сакада, са същите, дори и да са се преместили или ако светлината се измести. Въпреки че механизмът може да изглежда помия, Бинда и Моррон вярват, че тази помия обикновено работи в наша полза.

Подобен вид желана неточност може да бъде това, което ни позволява да се наслаждаваме на картината на Seurat на първо място. Вместо може би по-точно възприемане на цветни колекции от различни точки, се появява красив неделен следобед. Шапки към това - или, както французите биха казали: „Шапо!“

познаваем Списание Knovable е независимо журналистическо начинание от Годишните прегледи.
Очите ни винаги се размиват, така че как виждането ни да не е замъглено?