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為什麼有些東西快到你看不到?關鍵出在眼球速度

我們的眼睛每秒進行數次快速跳躍式移動(稱為「眼球掃視運動」saccades),雖然視野在此過程中迅速晃動,我們卻從不感覺到視覺畫面有顯著位移。德國柏林工業大學(Technical University of Berlin)近期發表於《Nature Communications》的研究揭示,這種眼球掃視運動的速度,竟可預測人類視覺系統的「速度上限」——也就是一個物體快到什麼程度,才會變得「看不見」。

研究團隊透過實驗發現,當外部視覺刺激(例如快速移動的花栗鼠或高速飛行的網球)在運動的速度、距離與持續時間上接近我們自身眼球掃視的特性時,便會變得無法被察覺。換句話說,眼球自己能掃視的極限,正決定了我們能「看見」多快的東西。

野生動物攝影師,擁有更快眼球掃視能力

圖片說明了眼睛快速移動(稱為「跳視」或「眼跳」)的速度與持續時間,如何隨著移動幅度的增加而變化。左側(a)顯示:跳視幅度越大,移動速度(上圖)與時間(下圖)也越長。右側(b)展示了眼睛在觀看一個場景時的跳視路徑,以及這些跳視在視網膜上造成的模糊運動。圖中以不同圓圈大小標示了不同幅度的跳視範圍,對應下方模擬出的模糊程度,說明為什麼我們平常不會察覺眼睛移動時所產生的影像拖影。(圖/《自然通訊》)

此外,這個速度閾值並非一體適用,每個人眼球移動的速度不同,也意味著視覺速度上限有所差異。研究推論,動態視覺需求高的工作者,如頂尖棒球打者、電競選手或野生動物攝影師,可能因為擁有更快的眼球掃視能力,而具備更強的高速視覺感知力。

領導研究的馬丁・羅爾夫斯(Martin Rolfs)教授指出,這項結果顛覆了過去視覺研究將感知侷限於感光細胞的物理特性(例如不能感應紅外線),而忽略了動作與感知間的協調性。實驗顯示,當研究對象靜止注視時,若給予模擬眼球掃視的快速移動刺激,這些刺激也會變得不可見,顯示我們的視覺系統會自動過濾類似自我動作產生的視覺變化。

這項研究強調,感官系統的極限不僅來自生理結構,也深受我們自身動作特性的形塑,特別是在高速動態下,視覺與動作系統實為一套精密協作的系統。

相關發現刊登在最新一期的《自然通訊》。

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首圖來源:Adapted by Martin Rolfs by from commons.wikimedia.org (CC BY 4.0

圖片來源:Nature Communications (CC BY 4.0

參考論文:
1、Lawful kinematics link eye movements to the limits of high-speed perception

Nature Communications

延伸閱讀:
1、天文學家利用眼球反射光偵測偽圖