大脑是如何不间断地观察世界的?

作者:茱莉亚•莱顿

为了在快速眼球运动的情况下保持稳定,眼睛会在拍摄图像前后进行对比。现在,科学家们可能终于发现了原因。查看更多大脑的照片.

如果你曾经用摄像机,你可能已经注意到,当你从一张图像移动到另一张图像时,图像可能会相当不稳定。除了最稳定的手之外,在一个物体和下一个物体之间都有一个不稳定的过渡。但对我们大多数人来说,我们的眼睛--如果你愿意的话,我们大脑中的摄像机在场景中快速移动时不会发生不稳定的转换。无论我们改变焦点的速度有多快或有多不稳定,世界都保持稳定。

几十年来,科学家们已经了解甚至理解了这一现象。为了在快速眼球运动的情况下获得稳定的视野,眼睛做了一件令人惊奇的事情:它们会拍摄前后这听起来有点复杂,但过程本身非常简单(而且巧妙):在你的眼睛真正感觉到一个物体之前,你的眼睛大脑为了比较的目的,它自己拍下这个物体的照片。它知道你的眼睛下一步要移动到哪里,它形成了一个物体的图像,先于我们对它的有意识的视觉感知。然后,当我们的眼睛以感官的方式感知到这个物体时(意味着我们可以看到它),我们的大脑已经为平稳过渡奠定了框架。没有抖动,也没有不稳定。大脑已经预见到我们的眼睛将要看到的东西,并使用这种预见性的图像进行比较,以确保世界确实在拍摄前和拍摄后的瞬间保持稳定。

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这个过程已经写在书里了。但科学家们已经花了至少50年的时间试图找出大脑是如何做到这一点的。发表在《自然》(Nature)杂志网络版上的一项研究,让我们深入了解了是什么机制让我们的大脑在我们的眼睛看到将要看到的东西之前就看到了它。科学家们相信他们已经发现了一条神经通路,可以解释大脑对我们眼球运动的预期。(神经元是大脑中的信息载体。它们形成了将信号从大脑的一个部分传送到另一个部分的通路。)

在我们能够确切地理解这个过程是如何工作的之前,我们需要了解一些关于大脑各个部分的知识。继续阅读了解更多。

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大脑的部分

在我们讨论路径本身之前,让我们定义几个主要的大脑该研究报告所涉及的传达信息的领域:

  • 中脑:中脑连接着大脑中控制运动功能的部分以及自主的耳朵和耳朵眼睛行动。
  • 丘脑:丘脑接收感觉信息(来自耳朵和眼睛),并将其传递到大脑中处理特定感觉数据的区域。它还有助于大脑各部分之间的运动信息交换。
  • 运动皮层:运动皮层参与控制自主运动,如眼球运动。

丘脑位于躯体感觉皮层,运动皮层位于额叶。视觉皮层向感觉皮层传递数据,告诉它我们的眼睛在感知什么,感觉皮层解释它。

研究发现,运动皮层和视觉皮层之间的一个通路,在眼球本身运动之前激活视觉神经元。据该研究作者之一,匹兹堡大学的Marc Sommer说,来自运动皮层的信号告诉视觉皮层将其焦点转移到眼睛计划MOV的地方。下一步,这条神经通路从大脑开始中脑它可以从与眼球运动相关的运动皮层获取数据。

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这些数据表明了眼睛下一步要做什么——它是运动皮层发送给视觉皮层的信号的副本,用来告诉眼睛运动。中脑神经元将这些信息传递给大脑丘脑它将信息发送给视觉皮层的神经元,告诉它们改变“感知窗口”,以匹配即将到来的指令。新的,未被感知的图像从移动的窗口到达躯体感觉皮层,在那里,它很快被视觉图像加入,片刻之后,同样的转变感知到。当躯体感觉皮层解读来自初级视觉皮层,将其与同一场景的先前视图进行比较。只要两个视图相同,它就解释了“稳定性”,并简单地过滤掉从一个视觉图像到另一个视觉图像过渡过程中的任何抖动。

该研究的作者希望这一发现能进一步理解其他不间断的感觉过渡,比如常量感知的声音即使你把头转向不同的方向,也会发生这种情况。

有关大脑和感官感知的更多信息,请查看下一页的链接。

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  • 丘脑对额叶皮质空间视觉加工的影响〉《自然》2006年11月8日。http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/index.html
  • 布莱纳,珍娜。“新的研究揭示了大脑的‘稳定摄像头’。”MSNBC.com。2006年11月10日。http://www.msnbc.msn.com/id/15654780/
  • “大脑中的‘稳定摄像头’帮助我们看清事物。”印度时报。2006年11月12日。http://timesofindia.indiatimes.com/articleshow/420311.cms

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