Көз қозғалысы кезіндегі көру қабылдауының ерекшелігі

Кіріспе

Сакадтық маскалау, сондай-ақ (көрнекі) сакадтық басу деп те аталады, – бұл көру қабылдауындағы құбылыс, онда ми көз қозғалысы кезінде көру ақпаратын өңдеуді ішінара тоқтатып, көрерменге көздің қозғалысын (және одан кейін туындайтын бейне бұлыңғырлығын) немесе көру қабылдауындағы үзілісті сезіндірмейді. Бұл құбылысты алғаш рет 1898 жылы Эрдман мен Додж сипаттаған, олар өз тәжірибелерінің барысында бақылаушының өзінің көзінің қозғалысын ешқашан байқамайтынын анықтады. Бұл құбылысты айнаға қарап, бір көзден екінші көзге жылдам қарау арқылы оңай қайта жасауға болады. Өзіңіздің көзіңіздің қозғалысын ешқашан байқамайсыз, бірақ сыртқы бақылаушы көздің қозғалысын анық көреді. Бұл құбылыс көбінесе хроностаз деп аталатын уақытша иллюзияны түсіндіру үшін қолданылады, ол жылдам көз қозғалысынан кейін қысқа ғана уақытқа пайда болады.

Механизм

Сакад – көздің жылдам қозғалысы, және ол жылдамдыққа бағытталғандықтан, көздің торы қабығындағы бейне бұлыңғыр болады, себебі торы қабығы көру өрісін шарлайды. Бұлыңғыр торы қабығындағы бейнелер көп пайда бермейді, сондықтан көздің "бұлыңғыр бейнелерді өңдеуді тоқтату" механизмі бар. Бұл құбылыс сакадтық маскалау немесе сакадтық басу деп аталады. Саккадтық маскалаудың екі негізгі түрі болған: жарқырауды басу (сакад кезінде жарық шағылысын көруге келмейтін жағдай) және бейненің жылжуын сакадтық басу (сакад кезінде нысаның жылғанын немесе жылмағанын анықтау қиындығы). Бірақ кейінгі зерттеулер бұл екі теорияның дұрыс болмауы мүмкін екенін көрсетті. Сакад қозғалысын анықтау Берлиндегі Гумбольдт университетінің Ричард Швайцер мен Мартин Ролфс жариялаған мақаласында дәлелденіп, толық сипатталды. Саккадтық басу сакадтың өзі басталмас бұрын іске қосылғандықтан, оны торы қабығының қозғалысы тудыра алмайды, және ми оны орталықтан белсендіруі керек. Бұл пікірді қолдайтын деректерге сәйкес, сакад орындалу алдында қысқа мерзімге көрсетілген стимулдарды ретинотоптық түрде кодтайтын қабық сигналдарының күрт төмендеуі алғашқы көру қабығында байқалды.

Интрасаккадикалық қабылдау: саккадикалық қозғалыстар мен қозғалыс бұзылуымен байланыс

Саккадалық маскалау саккаданың өзімен толық байланысты емес. Саккадалық маскалау көздің саккадалық қозғалысының басталуымен және оған байланысты бұлыңғырлаудың басталуымен басталады. Дегенмен, ол торшадағы кескін тұрақтанғаннан кейін аяқталады, саккаданың өзі аяқталғанына байланысты болсын, болмасын. Саккада кезінде торшадағы кескінді жасанды түрде тұрақтандырудың көптеген тәсілдері бар, олар қозғалыс бұлыңғырлауынан арылу үшін және осылайша саккадалық маскалауды аяқтау үшін қолданылады. Зертханада бұл әдетте көруге тым жылдам қозғалатын жолақты үлгілерді көрсету арқылы зерттеледі, сондықтан көз қозғалмаса, ол біртекті бет ретінде көрінеді. Бірақ, егер қатысушы көзін үлгідегі қозғалыспен бірдей бағытта қозғалса, көзінің қозғалыс жылдамдығы үлгідегі қозғалыспен қысқаша сәйкес келеді. Нәтижесінде, әдетте көрінбейтін өрнек торшада қысқа уақытқа тұрақтанғаннан кейін көрінеді. Бұл құбылыс интрасаккадалық қабылдау деп аталады. Бұл тәжірибе зертханадан тыс жерлерде де болуы мүмкін, мысалы, пойызбен немесе автобустың төменгі палубасында саяхаттағанда. Бір адам вагон терезесінен көршілес жолға қарап тұр деп ойлаңыз. Егер пойыз жеткілікті жылдамдықпен жүрсе, көретін жолдың бұрыштық жылдамдығы көздің оптокинетикалық іздеуімен өңделе алмайды, демек, бұлыңғыр болып көрінеді. Содан кейін адам жол бойына солға және оңға қарай қарайды, жолдың артында қалған немесе жылдам өткен нәрсені ұстап алуға тырысқандай. Жақын жолдың оң және сол жақтарына қарап, шын мәнінде, жолдың сол және оң жақтарына қарай көзді жылжыту болып табылады. Көздің бағытын өзгерту саккадалар арқылы жасалады. Егер машинаның қозғалысына байланысты жол сол жаққа "қашып" бара жатса, сол жаққа саккада жолдың қозғалысына "жете алуға" тырысады. Саккадалық жылдамдық уақытқа қарсы сызылған қоңырау тәрізді қисық түрінде болады. Егер саккаданың ең жоғары жылдамдығы (қисықтың шыңының биіктігі) көршілес жолдың бұрыштық жылдамдығынан кем болмаса, көздің жылдамдығы жолдың жылдамдығымен бірдей болатын кем дегенде бір нүкте болады. Елестетіңіз: саккада жылдамдығы қисығы көлденең сызықты (жолдың тұрақты жылдамдығы) қиып өтеді. Өте қысқа уақытқа (шамамен мыңнан бір секундқа) көз жолды жеткілікті жақыннан бақылайды. Осылайша, торшадағы кескін бір секундтың үлесіне тұрақтанады. Кескін тұрақтанғаннан кейін бұлыңғырлық жоғалады және саккадалық маскалау тоқтатылады. Бұл жағдай ұзаққа созылмайды, өйткені саккада тұрақты жылдамдыққа ие болмайды, сондықтан көз жолдан жылдамырақ немесе баяурақ қозғалады және бұлыңғырлық бір миллисекунд ішінде қайта пайда болады. Дегенмен, бұл миллисекунд (немесе одан да көп) ретиналық кескіннің фотосуретін сақтауға және оны одан әрі өңдеуге жеткілікті уақыт. Ми кескінді өңдегеннен кейін, тағы бір ширек секундтан соң, жақындағы жолдың тоңазытқыш кескінін "көреміз" — ешқандай бұлыңғырлықсыз, сондықтан қиыршық тас, жол арасындағы лас және т.б. сияқты бөлшектерді оңай байқаймыз. Эксперименттің ықтимал уақыт сызығының фрагменті төменде келтірілген. Тіпті ретиналық кескіннің фотосуретін түсіруге қанша уақыт кететіні нақты белгісіз болса да, бұл жерде ол 10 мс-ден аз уақытқа созады деп есептеледі. Бастапқыда: көршілес жолға қарай қарауда, торшадағы кескін жолдың 300 градус/сек бұрыштық жылдамдығымен қозғалады және бұлыңғыр болады. T 0.1с: көршілес жолға қарай көзді артқа жылжыту туралы шешім қабылданады. T + 0.000с: саккада басталады: бұрыштық көз жылдамдығы 0 градустан өсуге бастайды, торшадағы жолдың салыстырмалы қозғалысы төмендеуге бастайды. T + 0.199с: бұрыштық көз жылдамдығы жоғарылайды және жолдың жылдамдығына тең 300 градусқа жетеді; жол торшаға қатысты тоқталады — бұлыңғырлық аяқталады. T + 0.200с: торшада бұлыңғырлық жоқ, саккадалық маскалау тоқтатылды, кескіннің фотосуреті түсіріле бастайды. T + 0.202с: бұрыштық көз жылдамдығы әлі де өсіп, жолдың жылдамдығын асып түседі; жол торшада қозғала бастайды — бұлыңғырлық қайта пайда болады. T + 0.205с: фотосурет мимен өңделе бастайды, торша енді тек бұлыңғырлықты көреді. T + .45с шамасында: кескін өңделді және сіз оны сезесіз: сіз кескінді көресіз; осы уақытта саккада бұрыннан аяқталуы мүмкін.

Saccadic masking is not fully related to the saccade itself. Saccadic masking starts with onset of the saccadic motion of the eye and the onset of the associated blur. Yet, it finishes as soon as the image on the retina has stabilized, whether due to finishing of the saccade itself or not. There are many ways in which the image on the retina during a saccade could be artificially stabilised to get rid of motion blur and thus finish the saccadic masking. In the laboratory, this is typically studied by presenting a striped pattern that moves too fast to be seen, so that, when the eyes do not move, it appears as a homogeneous surface. But when the participant makes an eye movement in the same direction as the pattern movement, the velocity of the eye movement briefly matches that of the pattern movement. As a result, the pattern, which is normally invisible, briefly becomes stabilized on the retina, and consequently becomes visible. This phenomenon is known as intrasaccadic perception. Outside of the laboratory, you can experience this as well, for example when riding on a train or on the lower deck of a bus. Assume one is looking straight out of the train car's window at the adjacent track. If the train is moving fast enough, the track one is seeing will be just a blur the angular speed of the track's motion on the retina is too fast for the eye to compensate with optokinetic tracking. Then, one starts looking to the left and right along the track just as if one was to catch something that was either speeding past on the track or lagging behind. Looking right and left along the adjacent track in fact means that one alternates the gaze between the left and right portions of the track. Changing the point of gaze is done as saccades. If, due to the car's motion, the track is 'escaping' to one's left, a left going saccade will try to 'catch up' with the track's motion. Saccadic velocity, plotted against time, is a bell shaped curve. If the peak velocity of the saccade (height of the peak of the curve) is at least as large as the angular velocity of the adjacent track, there will be at least one point in which the velocity of the eye is the same as the velocity of the track. Imagine a bell shaped curve (velocity of the saccade) intersecting a horizontal line (constant velocity of the track). For a very short period of time (about a thousandth of a second), the eye follows the track closely enough. Thus, the image on the retina gets stable for a fraction of a second. As soon as the image is stable, there is no more blur, and the saccadic suppression switches off. This situation does not last long — since a saccade doesn't have a constant velocity, very soon the eye is moving either faster or slower than the track, and the blur reappears in a course of a millisecond. Yet, that millisecond (or so) is long enough for a snapshot of the retinal image to be stored, and to enable its further processing. In another quarter of a second, after the image has been processed by the brain, one actually 'sees' the freeze frame image of the adjacent track—without any blur—to the extent that one easily notices details such as gravel, dirt in between the tracks, and so on. A fragment of the possible timeline of the experiment follows. Although it is not known exactly how long a retinal image snapshot takes, it is assumed here that it is less than 10 ms. Initially: looking ahead on the adjacent track, the image on the retina moves with the tracks' angular velocity of 300 deg/s and is blurred About T 0.1s: decision to switch gaze ('look') to behind on the adjacent track T+0.000s: onset of the saccade: angular eye velocity starts rising from 0 deg/s, relative motion of track on the retina starts falling T+0.199s: angular eye velocity rises, and hits 300 deg/s that matches the track velocity; the track is resting relative to the retina—the blur ends T+0.200s: there is no blur on the retina, the saccadic masking is off, snapshot of the image starts to be taken T+0.202s: angular eye velocity is still rising, and exceeds the track velocity; the track starts moving on the retina—blur resumes T+0.205s: the snapshot starts being processed by the brain, retina 'sees' only the blur now About T+.45s: the image has been processed and one becomes aware of it: one sees the image; at this time the saccade could have already finished.