Mikroskopische Augenbewegungen beeinflussen, wie wir sehen, Kontrast

Es ist oft schwierig für einen Fahrer zu sehen, eine person zu Fuß auf der Seite der Straße in der Nacht—vor allem, wenn die person das tragen dunkle Farben. Eine der Ursachen für diese Schwierigkeit ist, einen Rückgang der Kontrast, so dass es schwer zu segment ein Objekt, wie eine person, vom hintergrund.

Die Forscher bisher glaubten Kontrast-Empfindlichkeit-Funktion—das Mindestmaß von schwarz und weiß, die ein Mensch braucht, um ein Muster erkennen—wurde vor allem bestimmt durch die Optik des Auges und der Verarbeitung im Gehirn. Nun, in einer Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift eLife, Forscher, einschließlich Michele Rucci an der University of Rochester, zu erklären, dass es ist ein weiterer Faktor im Spiel: Kontrast-Empfindlichkeit hängt auch davon ab, kleine Augenbewegungen, die eine person ist sich gar nicht bewusst machen.

„Historisch gesehen, diese Bewegungen wurden ziemlich ignoriert“, sagt Rucci, ein professor des Gehirns und der Kognitionswissenschaften an Rochester. „Aber was passiert zu sein scheint ist, dass Sie einen Beitrag zur vision in einer Reihe von verschiedenen Möglichkeiten, einschließlich unsere Kontrast-Empfindlichkeit Funktion.“

Wenn wir fixieren unsere Augen auf einen einzigen Punkt, die Welt mag erscheinen stabil, aber auf mikroskopischer Ebene, unsere Augen sind ständig flackert. Diese kleinen Augenbewegungen, einmal gedacht zu werden, die belanglos sind wichtig, um das visuelle system in der uns hilft zu rekonstruieren, eine Szene, Rucci sagt. „Einige Wissenschaftler glaubten, dass, weil Sie sind so klein, die Bewegungen der Augen vielleicht nicht viel Einfluss, aber im Vergleich zu der Größe der Photorezeptoren auf der Netzhaut, Sie sind riesig, und Sie verändern die Eingabe auf der Netzhaut.“

Denken Sie an eine Szene oder ein Objekt, wie ein Bild am computer aus verschiedenen Pixel oder Punkte. Jeder Punkt hat eine andere Farbe, Intensität, Helligkeit, und so weiter. Unsere Augen nehmen die Signale von jedem der Punkte-und Projekt-Signale auf die Photorezeptoren auf der Netzhaut: die Anordnung dieser Punkte macht eine räumliche Struktur, die wir wahrnehmen, als eine Szene oder ein Objekt. Aber, wenn ein räumliches Muster projiziert wird, als ein Stationäres Bild, es wird verblassen aus dem Blick, sobald die Netzhaut die Rezeptoren werden desensibilisiert, um das signal—wie ein student, der wird gelangweilt in Klasse, wenn der Lehrer wiederholt die gleichen Informationen über und über wieder.

Forscher haben lange bekannt, dass die winzigen Augenbewegungen—immer flackert und dabei in verschiedenen Punkten—ständig ändern sich die signal auf die Netzhaut und das Bild aktualisieren, so dass es nicht verblassen. Die neue Forschung schlägt jedoch, dass diese Bewegungen mehr tun, als zu verhindern, verblassen; Sie sind einer der Mechanismen, durch die das visuelle system Funktionen, Rucci sagt. „Die Art, wie das visuelle system verschlüsselt die Informationen, basierend auf diesen zeitlichen Veränderungen. Augenbewegungen transformieren eine räumliche Muster in der zeitlichen Veränderungen auf der Netzhaut.“

Das system ist ähnlich, die beteiligten im Sinne berühren: aufzulesen Informationen über die Oberfläche eines festen Objekts, werden wir nicht einfach unseren Fingerspitzen auf der Oberfläche, sondern auch in Bezug auf das Objekt. Wir sind in der Lage zu erkennen das Objekt basiert auf der Wechselwirkung zwischen einem sensorischen Prozess (die taktilen Rezeptoren in die Finger) und eine motor-Verfahren (die Art und Weise bewegen wir unsere Hand). „Da unsere Augen sind nie in Ruhe, auch wenn wir fixieren einen Punkt in der visuellen Szene, ein ähnlicher Mechanismus gilt auch für die vision“, sagt Antonino Casile, ein Forscher am Istituto Italiano di Tecnologia (Italian Institute of Technology) und ein co-Autor des Papiers. „Kontrast-Empfindlichkeit resultiert aus der Interaktion von zwei Prozessen: ein sensorischer Prozess—die response-Eigenschaften von Neuronen in den frühen visuellen system—und motor-Prozess.“

Zur Messung der Kontrast-Empfindlichkeit und ob oder nicht Augenbewegungen eine Rolle spielen, zeigten die Forscher menschliche Teilnehmer Gitter mit schwarzen und weißen Streifen. Die Forscher schrittweise variiert die Breite der Streifen, so dass Sie „dünner und dünner, bis die Teilnehmer schließlich sagte, Sie nicht mehr sah, separate bars,“ Rucci sagt. Die Breite der Balken ist bekannt als die Ortsfrequenz. Für jede Ortsfrequenz, die Forscher gemessen, der Minimalwert von schwarz und weiß, dass die Teilnehmer benötigt, um in der Lage sein zu sehen, ein Kontrast, während Sie zur gleichen Zeit, sorgfältig Messen die Augenbewegungen.

Die Forscher simulierten diese Aufgabe in einem computer-Modell des retina-um zu sehen, ob die Antworten der Neuronen in der Netzhaut abgestimmt menschlichen Probanden Kontrast-Empfindlichkeit. „Wir haben festgestellt, dass Sie sind nur kompatibel, wenn wir die Bewegung des Auges Bewegungen,“ Rucci sagt. „Wenn wir nicht diese Bewegung Faktor in der computer-Modell, simulierten Neuronen nicht geben die gleichen Antworten, die die Probanden tun.“