Iluzje ruchu zastępują mechanizmy kompensacyjne oka w celu stabilizacji ruchów.
Mózg intensywnie pracuje nad przetwarzaniem informacji wizualnych. W każdej sekundzie nasze oczy rejestrują ponad dziesięć milionów informacji, wysyłając je do mózgu przez tysiące włókien nerwowych. Ten ciągły przepływ pozwala nam postrzegać świat jako stabilny, nawet gdy nasze oczy są w ciągłym ruchu.
Eksperci podejrzewają, że jest to możliwe dzięki specjalnemu mechanizmowi kompensacji układu wzrokowego, który jest badany od dawna, ale nadal nie jest poznany. Zespół badawczy kierowany przez psychologa prof. Markusa Lappe z Uniwersytetu im Uniwersytet w Münster zbadał, w jaki sposób to stabilne postrzeganie świata wynika z bardzo dynamicznego wizualnego sygnału wejściowego na siatkówce. Skoncentrowali się na percepcji ruchu niesztywnych obiektów, takich jak ogień czy woda, która jest praktycznie niezbadana.
Naukowcy odkryli, że wbrew wcześniejszym przypuszczeniom nie można wykonywać płynnych ruchów gałek ocznych (płynnego pościgu) w przypadku wszystkich rodzajów ruchu wzrokowego. Ponadto udało im się po raz pierwszy wykazać, że mechanizm kompensacji szybkich ruchów gałek ocznych (sakkad) zostaje zignorowany, gdy widzimy pewne rodzaje niesztywnych ruchów. W rezultacie traci się stabilność wizualną. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Postęp nauki.
Rozróżnienie między szybkimi i płynnymi ruchami oczu
Nauka o wzroku od dawna zakłada, że szybkie i płynne ruchy oczu reagują na identyczne sygnały ruchu. „Nasze wyniki pokazują wyraźne oddzielenie tych dwóch systemów. Są funkcjonalnie odrębne i przebiegają różnymi ścieżkami neuronalnymi” – wyjaśnia Markus Lappe. W badaniu naukowcy zaprezentowali nowo odkrytą wizualną iluzję ruchu, która prowadzi do zakłócenia percepcji przestrzennej.
Aby przetestować nową koncepcję bodźca, piętnastu uczestników musiało śledzić oczami symulowany wirujący wir poruszający się po polu punktów. „Zwykle jest to łatwe zadanie i wzrok pozostaje skupiony na obiekcie. W ten sposób poruszają się w sposób ciągły z prędkością obiektu. Nie można było jednak podążać za wirem, więc oczy przez pewien czas pozostawały nieruchome” – wyjaśnia doktorant Krischan Alexander Koerfer.
Faza szybkiego ruchu gałek ocznych następowała mniej więcej co 400 milisekund, co powodowało powrót wiru do środka siatkówki. Za każdym razem, gdy badani wykonywali taki ruch oczami, wir zdawał się skakać do przodu. „Zwykły mechanizm kompensacyjny szybkich ruchów gałek ocznych zawiódł, gdy wir się poruszał. Choć powstały ruch był wyraźnie dostrzegalny, oko nie mogło za nim podążać. To wcześniej nieznana kombinacja.”
Metodologia: Śledzenie ruchów oczu i percepcji
Zespół badawczy zbadał związek pomiędzy prezentowanymi bodźcami fizycznymi a odpowiadającą im percepcją, taką jak postrzegane skoki, precyzyjnie mierząc jednocześnie położenie i synchroniczne ruchy oczu za pomocą szybkich kamer na podczerwień, tzw. „eye trackerów”. W tym procesie oczy są oświetlane światłem podczerwonym, a odbicia na rogówce i źrenicy są filmowane i analizowane. Odbicia pozwalają określić dokładne położenie i ruch oczu.
Nowe ustalenia z badań podstawowych są szczególnie przydatne w badaniach nad funkcjami poznawczymi i mózgiem. „Fakt, że po raz pierwszy zaprezentowano ruch, w którym zawodzi mechanizm kompensacyjny, oznacza, że można testować stare modele i opracowywać nowe” – mówi Markus Lappe. W dłuższej perspektywie nowa koncepcja bodźców może zostać wykorzystana także do diagnozowania i badania chorób neurodegeneracyjnych.
Odniesienie: „Niezdolność do wykonywania niesztywnego ruchu powoduje niestabilność percepcji przestrzennej” Krischan Koerfer, Tamara Watson i Markus Lappe, 6 listopada 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.adp6204
