Mișcarea ochilor poate influența percepția vizuală
Mișcările rapide ale ochilor, cunoscute sub numele de saccade, nu doar că redirecționează privirea, ci pot influența și care trăsături ale unei scene devin cele mai vizibile.
Un studiu recent publicat în revista Nature Communications a investigat dacă amplitudinea saccadelor, distanța parcursă de ochi în timpul unei schimbări rapide de privire, acționează ca un filtru vizual care alterează vizibilitatea detaliilor fine versus detalii grosiere, contribuind astfel activ la percepția umană dincolo de selecția locației.
În sistemele senzoriale, sensibilitatea la variațiile input-ului crește, aceste fluctuații fiind utilizate pentru a construi reprezentări senzoriale. Variațiile în input-ul senzorial oferă indicii esențiale despre mișcarea obiectelor și structura spațială. Chiar și obiectele staționare generează semnale senzoriale dinamice în timpul mișcărilor organismului, facilitând localizarea precisă și estimarea formei.
Informațiile spațiale rezultate din mișcarea proprie influențează percepția în toate modurile senzoriale. Deși coordonatele spațiale sunt mapate pe retină, modificările temporale din cauza mișcărilor ochilor sau capului au fost în principal studiate în raport cu percepția adâncimii. Totuși, reacția robustă a sistemului vizual la schimbările de input, împreună cu mișcările micro-oculare continue, chiar și în timpul fixării, sugerează că codificarea dinamică a input-ului este un mecanism central al procesării vizuale.
Deriva oculară transformă o scenă vizuală statică într-un flux de luminozitate spatio-temporal, furnizând informații spațiale de înaltă rezoluție în cadrul frecvenței temporale de vârf a sensibilității neuronale. Experimentele demonstrează că sistemul vizual utilizează aceste fluctuații pentru a codifica detalii fine, așa cum se observă prin discriminarea pattern-urilor afectată atunci când mișcarea de fixare este eliminată și prin corelarea observată între modulațiile de fixare și sensibilitatea vizuală.
Deși cercetările s-au concentrat predominant pe deriva oculară, alte mișcări oculare pot angaja, de asemenea, codificarea dinamică a spațiu-timp. Frecvențele spațiale inferioare transmit forme largi și structuri grosiere, în timp ce frecvențele spațiale superioare poartă detalii vizuale mai fine. Saccadele, caracterizate prin deplasări rapide și mari ale imaginii retiniene, generează schimbări semnificative în input la frecvențe spațiale joase, sporind astfel sensibilitatea în acest interval comparativ cu deriva oculară.
Dinamica procesării de la grosier la fin observată în ciclul saccade-derivă sugerează că sistemul vizual integrează informațiile spațiale din ambele tipuri de mișcări. Totuși, o lacună de cercetare semnificativă rămâne: efectul precis al amplitudinii saccadelor asupra profilului frecvenței spațiale a sensibilității vizuale post-saccadice nu a fost examinat.
Cercetarea actuală a implicat 21 de participanți (12 bărbați, 9 femei; vârste între 19 și 36 de ani), dintre care 12 (7 bărbați, 5 femei) au luat parte la experimentele raportate. Dintre aceștia, 9 (5 bărbați, 4 femei) au completat sarcina de saccadă instructivă (saccade de 1° și 6°), iar 6 au participat și la condiția de amplitudine de 0,4°. Cinci (4 bărbați, 1 femeie; vârste între 25 și 32 de ani) au participat la experimentul cu imagini hibride, inclusiv 2 care au fost și în grupul principal. Patru dintre ei au participat, de asemenea, la experimentele cu saccade simulate și stimuli broadband. Datele oculomotorii suplimentare de la 9 observatori (vârste între 21 și 31 de ani), colectate anterior în timpul vizionării libere a scenelor naturale, au fost utilizate pentru analizele spectrale și ca referință. Toți participanții aveau acuitate vizuală de 20/20 sau mai bună, fără corecție.
În experimentele principale, participanții au vizionat două gratificatoare suprapuse, orientate diferit, una având rol de referință fixă, iar cealaltă ca sondaj la o frecvență spațială mai joasă sau mai înaltă. În anumite sesiuni, aceste gratificatoare au fost înlocuite cu modele de zgomot orientate sau imagini hibride care combinau fețe umane și caricaturi la diferite frecvențe spațiale. Mișcările ochiului drept au fost înregistrate la 1 kHz cu un tracker ocular Dual Purkinje Image, iar stabilizarea capului a asigurat acuratețea măsurătorilor.
Fiecare sesiune a durat aproximativ o oră și a fost organizată în blocuri de 100 de încercări. Calibrarea a folosit o procedură în două faze pentru localizarea precisă a privirii. Încercările au început cu fixarea, urmată de o rampă de contrast și un semnal de saccadă, cu amplitudinea și direcția variind în funcție de experiment. Au fost colectate atât mișcările ochilor, cât și rapoartele de vizibilitate a stimulilor. În sesiunile de saccadă simulată, gratificatoarele se mișcau pe ecran pe baza urmărilor de saccadă preînregistrate, izolând contribuția mișcării imaginii retiniene de semnalele extraretiniene asociate saccadelor.
Amplitudinea saccadelor a influențat puternic sensibilitatea vizuală într-un mod dependent de frecvența spațială prin modularea transienților de luminozitate induși de saccade. Saccadele, sau mișcările rapide ale ochilor, au generat modulații de luminozitate determinate de frecvența spațială a stimulului și amplitudinea saccadei. Este important de menționat că amplitudinea saccadelor a oferit o formă separată și complementară de selecție, filtrând în mod eficient informațiile vizuale după frecvența spațială, pe lângă selecția bazată pe locație.
Rezultatele au arătat că saccadele mai mari au generat o modulație a luminozității mai puternică în cadrul unei benzi de frecvențe spațiale joase, dependentă de amplitudine, sporind astfel vizibilitatea sondajelor de frecvență spațială joasă în comparație cu saccadele mai mici. Această îmbunătățire a fost consistentă în rândul participanților și în condițiile experimentale, fiind reprodusă cu mișcarea de saccadă simulată și fiind neafectată de diferențe minore în timpul de reacție sau direcția saccadei.
Conform acestei analize a semnalului retinian, măsurătorile perceptuale au arătat că o reducere a amplitudinii saccadelor a atenuat sensibilitatea vizuală post-saccadică într-un interval de frecvențe spațiale joase, dependent de amplitudine, chiar și schimbările mici în dimensiunea saccadei afectând considerabil vizibilitatea.
În experimentele cu alegere forțată, participanții au evaluat vizibilitatea a două gratificatoare suprapuse după efectuarea de saccade cu amplitudini diferite. Rezultatele au arătat că saccadele mai mari au îmbunătățit selectiv vizibilitatea gratificatoarelor cu frecvență spaț
