Ученые объяснили, почему мир кажется неподвижным, хотя глаза постоянно двигаются
Мозг с высокой точностью предсказывает последствия движений глаз и именно благодаря этому удерживает для нас зрительный мир стабильным. Послеобразы, которые нарушают обычную логику восприятия, позволили увидеть этот механизм особенно наглядно.
Источник: Новости науки. Иллюстрация создана с помощью нейросети.
МОСКВА, 16 марта. /Новости науки/. Исследователи из Берлинского технического университета выяснили, как мозг сохраняет для человека ощущение устойчивого и неподвижного мира, хотя глаза совершают быстрые скачки несколько раз в секунду. Для этого ученые изучили так называемые послеобразы — слабые световые следы, которые остаются в поле зрения после яркой вспышки, говорится в работе, опубликованной в журнале Science Advances.
«Послеобразы становятся удобным инструментом для изучения того, как мозг удерживает зрительный мир стабильным, предсказывая сенсорные последствия собственных движений», — отмечает в статье первый автор исследования Рихард Швайцер.
Как объясняют авторы, глаз не передает мозгу непрерывную и неподвижную картину мира. Вместо этого он совершает быстрые скачкообразные движения — саккады, из-за которых изображение на сетчатке должно было бы постоянно смещаться. Тем не менее человек обычно не замечает этого, потому что мозг заранее компенсирует последствия таких движений.
Чтобы понять, как именно работает этот механизм, ученые использовали послеобразы. Эти зрительные следы остаются неподвижными на сетчатке, но человеку кажется, что они перемещаются вместе со взглядом. Именно это свойство позволило исследователям отделить внутренние сигналы мозга от обычной зрительной информации.
Эксперименты проводились в полной темноте, чтобы участники не могли опираться на внешний зрительный фон. Сначала человек смотрел на яркую вспышку, создававшую послеобраз, затем переводил взгляд на другую кратко освещенную точку. После этого в разных местах появлялись короткие световые сигналы, и участники сообщали, где, по их ощущению, находится послеобраз — левее, правее или точно напротив сигнала.
Одновременно ученые с помощью системы слежения за глазами измеряли, куда именно на самом деле смещался взгляд. Это позволило сопоставить реальное движение глаз и воспринимаемое перемещение послеобраза.
Выяснилось, что послеобраз действительно почти точно «следует» за движением глаз. Чем больше была саккада, тем дальше, как правило, смещался и воспринимаемый послеобраз. Однако это совпадение не было идеальным.
«В среднем воспринимаемое смещение послеобраза составляло около 94% от реального движения глаза. На практике это означает, что восприятие очень близко следует за движениями глаз, но все же не полностью», — говорится в статье.
Этот небольшой недобор, который ученые называют гипометрией, сохранялся у разных людей и не зависел ни от направления, ни от величины движения глаза. По мнению авторов, это говорит о не случайной ошибке, а о систематической особенности того, как мозг оценивает последствия собственных движений.
Исследователи также проверили, определяется ли положение послеобраза зрительной информацией, которую человек получает уже после движения глаза. Для этого в части опытов световая цель оставалась видимой еще некоторое время после завершения саккады, а в других случаях ее положение специально немного смещали, создавая ложную подсказку. Однако ни один из этих факторов не менял восприятие послеобраза.
Это означает, что мозг опирается прежде всего не на внешнюю зрительную коррекцию, а на внутреннюю копию команды, отправленной глазным мышцам. Такой сигнал заранее сообщает мозгу, насколько должны сместиться глаза и как вслед за этим должен измениться видимый мир.
В отдельной серии экспериментов ученые искусственно меняли параметры саккад, заставляя глаза постепенно делать более короткие движения. Оказалось, что вместе с этим уменьшалось и воспринимаемое смещение послеобраза. Но даже в этом случае сохранялась та же небольшая систематическая недооценка.
По мнению авторов, эта неточность может быть не недостатком, а естественной особенностью зрительной системы. В реальной жизни движения глаз часто немного не дотягивают до цели, поэтому мозгу может быть выгодно заранее закладывать в свои расчеты чуть меньший сдвиг изображения.
Фактически мозг с высокой точностью предсказывает последствия движений глаз и именно благодаря этому удерживает для нас зрительный мир стабильным. Послеобразы, которые нарушают обычную логику восприятия, позволили увидеть этот механизм особенно наглядно.
«Послеобразы становятся удобным инструментом для изучения того, как мозг удерживает зрительный мир стабильным, предсказывая сенсорные последствия собственных движений», — отмечает в статье первый автор исследования Рихард Швайцер.
Как объясняют авторы, глаз не передает мозгу непрерывную и неподвижную картину мира. Вместо этого он совершает быстрые скачкообразные движения — саккады, из-за которых изображение на сетчатке должно было бы постоянно смещаться. Тем не менее человек обычно не замечает этого, потому что мозг заранее компенсирует последствия таких движений.
Чтобы понять, как именно работает этот механизм, ученые использовали послеобразы. Эти зрительные следы остаются неподвижными на сетчатке, но человеку кажется, что они перемещаются вместе со взглядом. Именно это свойство позволило исследователям отделить внутренние сигналы мозга от обычной зрительной информации.
Эксперименты проводились в полной темноте, чтобы участники не могли опираться на внешний зрительный фон. Сначала человек смотрел на яркую вспышку, создававшую послеобраз, затем переводил взгляд на другую кратко освещенную точку. После этого в разных местах появлялись короткие световые сигналы, и участники сообщали, где, по их ощущению, находится послеобраз — левее, правее или точно напротив сигнала.
Одновременно ученые с помощью системы слежения за глазами измеряли, куда именно на самом деле смещался взгляд. Это позволило сопоставить реальное движение глаз и воспринимаемое перемещение послеобраза.
Выяснилось, что послеобраз действительно почти точно «следует» за движением глаз. Чем больше была саккада, тем дальше, как правило, смещался и воспринимаемый послеобраз. Однако это совпадение не было идеальным.
«В среднем воспринимаемое смещение послеобраза составляло около 94% от реального движения глаза. На практике это означает, что восприятие очень близко следует за движениями глаз, но все же не полностью», — говорится в статье.
Этот небольшой недобор, который ученые называют гипометрией, сохранялся у разных людей и не зависел ни от направления, ни от величины движения глаза. По мнению авторов, это говорит о не случайной ошибке, а о систематической особенности того, как мозг оценивает последствия собственных движений.
Исследователи также проверили, определяется ли положение послеобраза зрительной информацией, которую человек получает уже после движения глаза. Для этого в части опытов световая цель оставалась видимой еще некоторое время после завершения саккады, а в других случаях ее положение специально немного смещали, создавая ложную подсказку. Однако ни один из этих факторов не менял восприятие послеобраза.
Это означает, что мозг опирается прежде всего не на внешнюю зрительную коррекцию, а на внутреннюю копию команды, отправленной глазным мышцам. Такой сигнал заранее сообщает мозгу, насколько должны сместиться глаза и как вслед за этим должен измениться видимый мир.
В отдельной серии экспериментов ученые искусственно меняли параметры саккад, заставляя глаза постепенно делать более короткие движения. Оказалось, что вместе с этим уменьшалось и воспринимаемое смещение послеобраза. Но даже в этом случае сохранялась та же небольшая систематическая недооценка.
По мнению авторов, эта неточность может быть не недостатком, а естественной особенностью зрительной системы. В реальной жизни движения глаз часто немного не дотягивают до цели, поэтому мозгу может быть выгодно заранее закладывать в свои расчеты чуть меньший сдвиг изображения.
Фактически мозг с высокой точностью предсказывает последствия движений глаз и именно благодаря этому удерживает для нас зрительный мир стабильным. Послеобразы, которые нарушают обычную логику восприятия, позволили увидеть этот механизм особенно наглядно.
