2022年02月22日 11:09
環球科學
圖片來源：pixabay
人類的眼睛十分好動。哪怕再專注地凝視，也不可能讓眼球一動不動。它們總是在輕微地轉動，而我們幾乎毫無察覺。如今科學家發現，這樣的動作還有意想不到的效果……
從主觀感受來說，當我們盯著某個東西的時候，通常會覺得自己的眼睛完全沒有轉動。但事實上，眼睛幾乎一直在動，只是人類自己很難意識到而已。
換句話說，人類永遠沒辦法完全把視線固定在一處，就算努力讓眼睛不要動，它們還是會有細小的動作，調整我們看到的畫面。這樣的眼動又被稱作「微眼跳」（microsaccade），平均每秒一兩次，一天大概也有幾萬次了。
十多年前曾經有研究表明，看到一張靜態圖，卻感覺裏面的圓圈在轉，就是托微眼跳的福。
圖片來源：Akiyoshi Kitaoka
而現在，科學家發現微眼跳不僅能帶來有趣的視錯覺，還能讓人們看得更清楚。只是，在我們的視力增強之前，需要先經曆一段短暫的「失明」。
研究團隊把這項成果發表在了《美國科學院院刊》（PNAS）上。
眼睛靠什麼看細節？
人類的眼睛裏，有大片的視網膜來收集信息，但其中只有一個非常小的區域，負責提供高分辨率的視覺，幫我們看到事物的細節。
這個區域在視網膜黃斑上，叫黃斑中心小凹（foveola），是一處凹陷的結構，直徑只有0.35毫米左右。雖然地方不大，但聚集著大量的視錐細胞，比視網膜其他區域的視錐細胞分布都要密集。
上圖，黑框內的橢圓為黃斑，直徑5.5毫米左右，黃斑中心小凹只是其中一個很小的區域，直徑0.35毫米左右；下圖，黃斑中心小凹為最內層紫色圓圈，往外一層紫色圓圈為中央凹，直徑1.5毫米左右（圖片來源：VMR Institute & Jenny R Holzer）
視錐細胞，是眼睛用來分辨不同顏色的感光細胞。每個視錐細胞和視神經之間都有單獨的連接，很容易區分哪個刺激從哪裏來，所以視錐細胞的視覺敏銳度（visual acuity）相當強。那麼，坐擁大量視錐細胞的黃斑中心小凹，便有足夠的敏銳度，幫我們分辨出一些物體的細部結構。
比如，想要看清遠處的路標，或者從人群裏鎖定一個人，我們就要依賴黃斑中心小凹提供的細節，把對應位置的「畫質」變高清。
但也因為這個凹陷的區域太小，人類需要不斷地移動視線，才能讓黃斑中心小凹看到事物的全貌（就像把望遠鏡轉向不同角度，能看到不同風景）。就算我們盯住一個物體，以為眼球沒在轉，其實也在不斷地轉移視線，只是幅度小到難以察覺。
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不過，這樣的微眼跳並不是人的自主行為，而是無意識的動作。但現在有科學家發現，如此輕微的眼動之中，包含著一個「短暫失明」的過程，在那之後眼睛便能看得更清楚。
他們觀察的對象，就是黃斑中心小凹，一個連視網膜面積的0.01%都占不到的小區域。
短暫失明是人類的日常
研究團隊設計了一項測試。接受測試的人類，要盯著屏幕裏的一塊「動物皮革」，找到上面的「跳蚤」。皮革上有許多黑點，當一個黑點突然變白（維持0.01秒），那就是跳蚤在跳。此時，受試者便要按下手柄上的按鈕來抓跳蚤。
白色點出現，就是跳蚤跳起（圖片來源：原論文）
這是考驗視覺敏銳度的任務，人們會頻繁地用到微眼跳，也就是無意識地轉移視線。與此同時，有一台高精度掃描設備，觀察著人類眼中的黃斑中心小凹，確定微眼跳發生在什麼時間。然後，科學家把微眼跳發生的時間，和人們抓跳蚤的成績放在一起，就可以知道微眼跳對人的視力有沒有影響。
團隊分析數據後發現，轉移視線之前和之後，受試者都無法立即看到「跳蚤」。哪怕那一刻他們的目光正對著「跳蚤」，也看不到它。換句話說，微眼跳很可能讓視覺受到了抑制。
數據還顯示，在短暫的視覺喪失後，人們視野中央的視力迅速恢複到了先前的水平，然後繼續改善。總體看來，微眼跳發生後，視力比視線轉移前（暫時）有所提升。
其實，眼跳（saccade，又叫掃視）發生時人的視覺靈敏性（visual sensitivity）會下降，這個現象科學家們從前已經了解，並把它稱作眼跳抑制（saccadic suppression）。不過，當初人們大多是在研究有意識的視線轉移，讓目光從一邊掃到另一邊，動作幅度更大。
較大幅度的眼跳（圖片來源：gifwave）
而新的研究借助高分辨率的儀器證明了，快速且無意識的微眼跳也能短暫禁用人的視覺，隨後還能讓視力獲得短暫的增強。
至於視覺為什麼會受到抑制，科學家還沒有完全弄清。不過他們推測，這可能是我們在眼神遊移不定的時候，依然保持畫面穩定的一種方法。假如我們的視覺不被抑制，在視線轉移過程中一直都能看到，那眼裏的畫面可能也會跟著動蕩。
也不是永遠感受不到
而現實是，當我們凝視著一個物體，眼裏的畫面並沒有什麼變化，那怎樣才能感受到微眼跳的存在？
只要像開頭提到的那樣，用一個視錯覺小實驗，就能讓微眼跳顯現出來。這是科學家在2008年的一項研究中發現的事。
圖片來源：Isia Leviant
研究人員是怎麼知道，看到靜態圖中旋轉的圓圈，是微眼跳的功勞？
微眼跳的頻率會自然變化，有時快有時慢。科學家讓受試者們觀察一些視錯覺圖片，就是能從靜態中看出動態的那種。當圖中的圓圈轉動變慢或停止的時候，受試者要按下按鈕，而快速轉動時則松開按鈕。
測試過程當中，攝影機以每秒500次的幀率，記錄下受試者的眼動情況。結果發現，當微眼跳發生的頻次更快時，這種視錯覺就變得更加明顯；當微眼跳發生的頻次下降，甚至停歇，視錯覺也消失了。
把按下按鈕所需的反應時間考慮在內，結果顯示，當微眼跳以更快的速度發生時，這種錯覺就變得更加明顯；當速度減慢到停止時，這種視錯覺也消失了。於是科學家相信，人類會從靜態圖中看到動態，就是微眼跳造成的。
此前學界一直在爭論，把靜態看成動態的視錯覺，這個現象究竟是源自眼睛還是大腦。而這項研究證明了是眼睛的功勞。
不過，十多年後的今天，科學家們對微眼跳依然知之甚少。就連發表新成果的科學家們，也期待未來的研究，能解開微眼跳背後更多的謎題。
原論文：
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撰文 | 栗子
審校 | 二七
微信編輯 | 阿什麼爽
