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眼睛泄露你的心灵
2007-09-14    《环球科学》2007年第9期      

微眼跳与视觉无关?


    科学家一直不敢肯定微眼跳与视觉的关系,而且从某些视觉现象看,微眼跳的确对视觉功能没什么贡献。然而本文作者得出的结论却截然不同。

    几乎在同一时期,科学家还发现了另外两种形式的注视眼动:飘移和震颤。飘移是一种慢速的曲折运动,在快速直线运动(即微眼跳)的间隔期出现;震颤则是叠加在飘移之上的、幅度小但频率高的振动。微眼跳是幅度最大的一种注视眼动,需要横跨数十个到数百个光感受器细胞的范围。光感受器(photoreceptor)细胞的作用是探测光线,可分为视锥细胞(cone)和视杆细胞(rod)两种,前者负责精细视觉和颜色视觉,后者负责低亮度视觉和外周视觉。震颤是注视眼动中幅度最小的一种,不超过一个光感受器细胞的尺寸。几十年来,对于这几种注视眼动(尤其是科学家研究最多的微眼跳)是否有维持视觉的功能,科学家都不敢贸然下结论。持否定态度的人指出,有些人能够在几秒钟内抑制微眼跳,而视野中心的景象并没有因此消失(通过特罗克勒实验可以证明这点:当你暂时抑制住微眼跳时,圆圈消失了,但视野中心的红点仍清晰可见)。此外,在执行射击或穿针等精确度极高的视觉任务时,人们都会自然而然地凝神屏气,让微眼跳暂时停止。1980年,美国马里兰大学的心理学家艾琳·科勒(Eileen Kowler)和罗伯特·M·斯坦曼(Robert M. Steinman)由此得出结论:微眼跳对视觉没有任何贡献,它们可能“只是一种神经紧张的表现”。

    此后,这一领域的研究陷入停滞,直到20世纪90年代末才有了新的进展。科学家开始研究注视眼动可能在眼睛、大脑中产生的神经反应。1997年,我们开始与哈佛医学院的戴维·休伯尔(David Hubel)合作,他曾在1981年获得诺贝尔生理学或医学奖。在研究中,我们先在电脑屏幕上显示一个小点,在小点之外的其他地方显示一根光条,然后训练猴子紧盯小点。当猴子注视小点时,我们记录下它的眼动情况,以及中脑外侧膝状体核(lateral geniculate nucleus)和后脑初级视觉皮层中的神经细胞的电活动情况(右图)。

    上述试验的结果分别于2000年和2002年公布,表明不管静止的光条出现在被记录细胞的感受野之内,还是感受野之外,在它的刺激下,微眼跳都能提高外侧膝状体核和视觉皮层细胞的放电率。这些发现有力支持了“微眼跳有用论”——即微眼跳在维持视觉景象、防止视觉消失上发挥着重要作用。如果这种作用确实存在,就意味着我们的研究开启了破解视觉感知密码的大门。在猴子试验中,我们发现,相对于神经脉冲的零星发放,微眼跳与电脉冲快速爆发式发放的出现关系更密切,这表明电脉冲的爆发式发放是大脑使用的一种信号,标志着猴子看到了东西。

选自《环球科学》2007年第9期

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责任编辑: 谢景寒
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