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特克斯勒消逝效应

发布时间:2020-04-09 19:28:36 | 作者: 迪克酥酥 | 分类:随笔杂谈

前言:解密视错觉的第4篇,我们来聊聊特克斯勒消逝效应。这是一类非常酷炫的视错觉,因为它会让我们眼前的东西凭空消失。那么,我们该如何解释特克斯勒消逝效应呢?它背后有怎样的神经生物学基础呢?

首先,盯着下图中间的某处10-20秒,你会发现什么?(PS.建议在电脑上观看题图和图1,手机上看的话,效果较差)

图1.一张会消失的图

一、什么是特克斯勒消逝效应

特克斯勒消逝效应( Troxler’s Effect),是瑞士物理学家特克斯勒1804年发现的,即当一个人的目光聚焦在某个固定点上20秒或者更长时间之后,在该固定点周围,也就是在观察者余光中的其他视觉刺激源将会在观察者的视野中慢慢淡化直至最后消失。外围视觉刺激源外观上越小、对比度越低、边缘越模糊,或是离中心固定点越远,就越能增强特克斯勒消逝的视觉效果。

二、产生的原因

特克斯勒消逝效应是一种生活中较常见的现象,是神经适应性(adaptation)的表现。神经适应性是指人的感觉系统对外界的持续刺激不是恒定不变的,而是有一种适应刺激的过程(详见前文:人人都能制作视觉遗像图)。因为神经系统每天工作繁忙,不仅要实时监控生理指标,指挥人体内外部运动,还要从各种感觉那里收集海量信息加以分析,如果完全不加筛选可能就累垮了。这种适应性使得神经系统可以忽略某些不重要的信息,比如这种持续不变的刺激,进而使人可以更好的应对环境中不断变化的信息。

这种效应同样也适用于视觉以外的其他类型的感觉,比如触觉。我们能很容易的验证这一点:将一个小纸片放到前臂内侧。一开始我们能感觉到它的存在,但是数秒钟之后,这种感觉就会消失。这时候,只要我们轻轻的移动纸片就可以再次感觉到它了。

三、背后的生物学基础

说实话,我当初看到这种视错觉的时候大吃一惊,觉得人类的视觉系统好神奇。等我学习了神经生物学,明白了其中的神经机制之后更是觉得不可思议。这里简单谈谈两点这种视错觉背后的故事:

1、微眼跳拯救了我们的视觉

这个效应这么显著,为什么我们在生活中不会察觉?原因很简单,首先,我们平常看到一般都是清晰、高对比度的画面,这种情况下特克斯勒消逝效应并不明显。其次,更重要的是,因为我们的眼睛总是在动,这能不断地刷新感光细胞所接触到的视觉刺激,避免它们因为持续接收相同的刺激而引起神经适应性。

事实上,我们的两只眼睛除受到大脑额叶的控制同时运动指向同一方向(即所谓的快速扫视,saccade),即便是一直盯着某处的时候,我们的眼睛也是会发生无意识的细微运动的,这被称为微眼跳(microsaccade)。在成人,微眼跳造成眼睛的移动角度小于0.2°。微眼跳在维持视觉景象、防止视觉消失上发挥着重要作用:它能够刷新我们视网膜上的图像,部分抵消神经适应性,使图象清晰。有不少研究表明,如果眼睛的运动被完全抑制的话(例如,使用视网膜稳定技术),即便我们看到的是清晰、高对比度的图像,同样也会渐渐地消失在眼前[1]。

图2. 你以为眼睛不动了,其实它还在做“微眼跳”[2]。左)在45秒的自由视觉探索期间,单只眼睛的视线位置迹线。右)其中的10秒注视期间的眼动情况。注:蓝线为眼睛的扫视,红线为微眼跳。

多亏了微眼跳,不然只要你盯着男/女朋友看,人家就会慢慢的变得不见了,想想都可怕!

写到这里,我忽然好好奇,鱼类、章鱼等较低等的物种的眼睛是否也有微眼跳呢?如果没有的话,那他们一直盯着我们看的时候可能是看不清我们的啊!

2、为什么是以从周边到中央的方式进行的

原因至少有3点:

  1. 我们的注意力(attention)通常都是维持在视野中心,这导致我们容易忽视视野周边的信息。

  2. 周边视网膜中的感光细胞(视锥和视杆细胞)的密度较低,导致我们眼睛对视野周边的刺激的分辨能力较弱,进而容易导致感知的丢失。

  3. 视感受单位由感光细胞和神经节细胞组成,是视觉的基本功能和结构单位。周边视网膜中的视感受单位的感受野(即感受的视野区域)更大。所以,越是周边的感光细胞因为微眼跳而引起的视野内的图像的变化就越弱,因此对神经适应性的抵消作用就越弱。

所以这种消失首先从周边开始。

图3. 视网膜结构的区域差异[3]。(a) 越往外周,总的感光细胞越少,感光能力越弱。(b)在中央凹,感光细胞和神经节细胞均为一对一联系;在周边视网膜,多个感光细胞将信息传递给同一个神经节细胞。因此,外周的视感受单位的感受野更大。(c、d)感光细胞的分布形式。(详见前文:都是视网膜惹的祸)


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