PNAS新研究

边策 萧箫 发自 凹非寺
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你知道吗，你的眼睛每天都在经历“失明”，还是一天几万次的那种！

先别急着拍板砖。

虽然你不曾察觉，但最新研究已经证明：

当你盯着一个东西想要看清楚时，视力反而会先受到抑制，完全无法注意到移动的物体。

这项研究来自罗切斯特大学，已经刊登在PNAS上。

具体而言，研究指出：

我们的眼睛每天会高频产生一种叫“微眼动”的行为，这种行为伴随短暂的视觉抑制，期间我们基本等同于“失明”。
但在这之后，视力就会迅速恢复、并持续改善，整体视力还能得到短暂增强。

这到底是怎么一回事？

什么是微眼动？

我们盯着一个物体时，眼睛似乎是不动的。

但其实，眼睛无时无刻都在做微小的振动，称为“微眼动”（microsaccades）。

微眼动并不受主观意愿控制，即便凝视某个点时，它也依然存在：

这个频率保持着每秒一两次，每天算下来能达到几万次。

要想察觉到自己存在微眼动，可以试试盯着下面这张图像，会发现它们看起来像是动的：

别小看这些轻微的振动，它们让我们能更加清晰地看见物体的细节。

这是因为我们的眼睛虽然依靠视网膜收集视觉信息，但在视网膜中央，只有一个非常小的区域能收集到高分辨率的信息。

这个区域在视网膜黄斑上，是一个小凹（foveola），比其他视网膜区域具有更多感光细胞，也就拥有更高的视觉灵敏度，能分辨出更多物体细节。

它的面积很小，因此眼睛要想完整看清楚整个事物的细节，就必须轻微挪动视线，让小凹位置的感光细胞接触更多刺激，于是就有了微眼动。

所以，微眼动怎么又跟“失明”扯上关系了呢？

大幅眼动会发生短暂“失明”

这还得先说回我们正常的眼动行为，也就是较大幅度地移动视线。

△类似这样

在之前的研究中，科学家们已经发现，大范围的眼动会导致我们暂时“失明”。

在我们能意识到的视觉范围内，如果视线突然发生转移，例如在两个电脑屏幕之间来回看，视觉能力就会在转换期间突然降低。

这种短暂性视觉抑制的现象，被称为扫视抑制 （saccadic suppression）。

为什么人类需要扫视抑制？

上面提到，平时我们看高分辨率的东西，是通过微眼动不断刷新感光细胞接触到的视觉刺激，来避免产生神经适应性 （例如图中的“+”号并持续十几秒，会发现彩色渐渐消失）：

△图源维基百科Troxler’s fading

但是，太多的视觉刺激也不好。

尤其是在快速移动视线时，如果眼睛不屏蔽大量视觉信息，我们的大脑神经就会接收到过量刺激，造成眩晕感，出现像在高分辨率游戏中感受到的“晕3D”现象。

△眩晕感类似游戏中的“晕3D”

所以，在大幅度眼动时，眼睛就需要通过扫视抑制，屏蔽大量视线移动产生的信息，避免我们产生眩晕感。

这个过程中，眼睛会出现扫视抑制现象，也就是短暂地发生“失明”。

不过，之前的研究还停留在眼动与扫视抑制现象的研究。

科学家们并不知道，微眼动本身是否也会发生扫视抑制，以及这是否会影响黄斑的能见度。

受设备精度所限，此前科学家们没有进行微眼动的相关实验。

微眼动也会产生视觉抑制

但现在，来自罗切斯特大学的一个研究团队搞到了高精度而实验设备，开始探究微眼动对视力的影响。

研究人员在一块高帧率屏幕上进行了一场“捉跳蚤”的游戏。他们找来了8名测试者，在画面中寻找30个电子“跳蚤”的跳动。

其中，“跳蚤”就是图片上的黑点，每个黑点占据的视角为5分（1/12度），当黑点变白的时候，就代表着这个“跳蚤”跳起。

实验流程具体如下，其中黄色X是视线中心，青色线条是眼动：

测试者先用1秒适应这块“毛皮”的画面，然后开始“捉跳蚤”，也就是在跳蚤跳起（黑点变白）的瞬间按下按钮。

研究人员惊讶地发现，无论是在“跳蚤”转移之前、还是之后，参与者都看不到跳蚤，即使他们直接盯着跳蚤可能出现的地方：

实验结果表明，微眼动也伴随着短暂的视觉抑制，在此期间我们基本上是“失明”的。

无论测试者反应速度有多快，“失明”时眼睛都无法注意到移动物体。

不过，在经历的短暂的“失明”后，视力就会在凝视中心迅速恢复、并持续改善，整体视力还得到了短暂增强：

从实验数据可以看出，微眼动发生过后，视力恢复得非常快。

平均而言，在黄斑区域，微眼动结束后不到25毫秒的时间内，灵敏度已恢复到之前90%，之外区域也能在25毫秒内完全恢复。

在微眼动之后100毫秒，视觉灵敏度还有一定的反弹，平均高出了12%。

接下来，研究人员计划继续研究视觉抑制与视力增强之间的关系，并进一步研究这些持续的凹陷调节如何影响眼动策略、以及人类如何积极应对这些策略以提高视觉性能。

这么看来，想要做人造眼睛的难度又提升了不少。

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

参考链接：
[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/