Быстрые движения глаз помогают мозгу отображать мир в трехмерном пространстве
При каждом движении глаз вся визуальная сцена проносится по сетчатке, создавая движение, которое долгое время считалось визуальным мусором, который мозг должен вычитать, чтобы поддерживать стабильность окружающего мира.
Новое исследование предполагает обратное: мозг активно использует движение, генерируемое собственными движениями глаз, для расчета местоположения объектов, их перемещения и расстояния до них в трехмерном пространстве. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Превращая то, что раньше считалось визуальным «шумом», во встроенный сигнал, зрительная система, по-видимому, полагается на собственное движение для поддержания стабильности и точного отображения окружающего мира.
В управляемых виртуальных сценах фоновые движения менялись в зависимости от того, как глаза перемещались относительно окружающей среды.
Проанализировав эти закономерности движения объектов по всей сцене, Грегори ДеАнджелис из Медицинского центра Университета Рочестера (URMC) задокументировал, что наблюдатели постоянно использовали их для оценки местоположения объектов и характера их движения.
Одно и то же визуальное движение на сетчатке приводило к различным результатам восприятия, когда более широкий паттерн подразумевал чистое вращение по сравнению с комбинированным вращением и движением вбок.
Это разделение показало, что мозг сначала определяет геометрию поля зрения, прежде чем решить, рассматривать ли движение как движение объекта или как глубину.
В ходе исследования участники допускали одни и те же повторяющиеся ошибки при оценке движения и глубины, и эти ошибки оказались информативными.
Движущиеся фоновые точки создавали оптический поток — плавный рисунок движения, распространяющийся по сетчатке при каждом движении глаз, — сигнализируя о том, просто ли глаза вращаются или также скользят вбок.
Чтение, распознавание лиц и ориентирование в окружающем мире — все это зависит от постоянных движений глаз.
Поэтому мозг должен постоянно различать движение, вызванное окружающей средой, и движение, создаваемое самими глазами.
Новые данные свидетельствуют о том, что вместо того, чтобы исключать эти самопроизвольные смещения, зрительная система рассматривает глобальное движение изображения как полезный сигнал, позволяющий ей корректировать движения глаз, одновременно отслеживая объекты в пространстве.
Это открытие может иметь практическое значение в клиниках и исследовательских учреждениях, где предсказуемые визуальные искажения могут помочь выявить случаи, когда сигналы движения глаз больше не соответствуют поступающей визуальной информации.
Поскольку в экспериментах использовались упрощенные точечные изображения и строго контролируемые движения глаз, исследователи теперь стремятся проверить этот эффект в более естественных условиях и в повседневной жизни.
Результаты также указывают на возможности применения в виртуальной реальности. Понимание того, как мозг использует сигналы собственного движения, может помочь разработчикам уменьшить конфликты между тем, что делают глаза, и тем, что отображается в гарнитуре, улучшая восприятие глубины и визуальный комфорт.