通过眼球快速扫视（saccadic speed）时视网膜上的无形运动实现物体连续性

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Object continuity through invisible retinal motion at saccadic speed

视网膜运动独立于眼动信号支持物体连续性研究。通过运动四元组范式和亚毫秒级投影技术，发现即使速度超过眼动峰值的60%导致运动不可见的条件下，视网膜运动仍显著影响物体对应报告（63.95%正确率），且该效应不受空间邻近效应干扰，表明潜意识视网膜运动是维持物体连续性的关键机制。

　　在日常生活中，我们的视线会不断快速移动，这种现象被称为扫视运动（saccadic eye movements）。扫视运动能够迅速将视觉场景从一个位置转移到另一个位置，使得物体在视网膜上的位置发生变化。这一过程引发了一个重要的问题：当我们的视线快速移动时，大脑是如何保持对物体身份的连续追踪的？换句话说，我们如何在视线移动之后仍然能够识别出之前看到的物体？这是一个关于视觉系统如何处理快速变化的视觉信息的核心问题，涉及视觉感知中的物体对应机制（object correspondence）。

本研究通过引入一种特殊的视觉刺激——运动四元组（motion quartet），来探讨这一问题。运动四元组是一种经典的实验工具，它由四个位置中的两个Gabor斑块（Gabor patches）组成，这两个斑块在特定的时间点会短暂消失，然后出现在另外两个位置上。这种设计使得观察者会感知到一种连续的运动方向，例如顺时针或逆时针。然而，这种感知并不总是准确的，因为物体的移动路径可能具有不同的长度和形状，而观察者在缺乏明确视觉线索的情况下，可能会依赖于空间位置的接近性来判断运动方向。

研究的关键在于，我们是否能够通过引入高斯速度的视觉运动（即使这种运动无法被有意识地察觉），来影响观察者对物体对应性的判断。换句话说，即使我们无法看到物体是如何移动的，高斯速度的运动是否仍然能够在无意识层面影响我们对物体连续性的感知？

为了回答这一问题，我们采用了一种特殊的实验技术——亚毫秒级视频投影（submillisecond video projection）。这一技术允许我们以极高的精度控制视觉刺激的呈现，从而在不引起观察者注意的情况下引入高斯速度的运动。这种高斯速度的运动与扫视运动的速度相似，因此在视觉上是不可见的，但仍然可能对感知产生影响。

实验中，观察者被要求注视屏幕中央，同时观看运动四元组的显示。在每一轮实验中，一个Gabor斑块会沿着预设的路径持续移动，而另一个则会短暂消失，然后出现在另一个位置上。观察者需要报告他们感知到的运动方向（顺时针或逆时针），同时还要绘制他们认为的运动轨迹。通过这些报告，我们能够衡量两个关键的感知指标：一是运动轨迹的可见性，即观察者是否能够察觉到物体的移动；二是物体对应性的判断，即观察者是否能够正确识别出物体在扫视之后的对应关系。

在实验中，我们测试了不同大小和比例的矩形数组，包括1:1.5、1:1和1.5:1的比例。其中，1:1的比例被认为是最具挑战性的，因为它没有提供任何明显的空间线索来帮助判断运动方向。相反，1:1.5和1.5:1的比例则可能因为空间接近性而影响观察者的判断。在1:1.5的比例下，标准路径（即连续运动的路径）是较长的一条，而观察者倾向于选择较短的路径作为运动方向。在1.5:1的比例下，标准路径是较短的一条，而观察者则更可能选择这条路径。这些结果表明，即使在没有明显视觉线索的情况下，高斯速度的运动仍然能够对观察者的感知产生影响。

进一步的实验比较了高斯速度运动与“显性运动”（apparent motion）对物体对应性的影响。显性运动是指物体在两个位置之间跳跃，而没有连续的运动轨迹。在这种情况下，观察者对运动方向的判断完全依赖于空间接近性，而没有其他线索。然而，当引入高斯速度的运动时，即使这种运动在视觉上是不可见的，它仍然能够显著影响观察者对物体对应性的判断。例如，在1:1.5的比例下，当高斯速度的运动与空间接近性方向相反时，运动轨迹对判断的影响并不显著；但在1.5:1的比例下，当运动轨迹与空间接近性方向一致时，运动轨迹对判断的影响则更加明显。

这些结果表明，视觉系统在处理扫视运动时，并不仅仅依赖于外部的视觉信息，还能够利用内在的视觉信号来维持物体的连续性。这种内在信号可能来自于视网膜上物体的运动轨迹，即使这种运动在有意识层面是不可见的。换句话说，即使我们没有注意到物体是如何移动的，我们的大脑仍然能够利用这些微小的运动信号来判断物体的身份和位置。

此外，研究还发现，高斯速度的运动对物体对应性的判断具有显著的正面影响。即使在运动速度达到扫视运动的平均峰值速度时，观察者仍然能够根据运动轨迹的偏转方向做出判断。这表明，视觉系统在处理快速变化的视觉信息时，具有高度的灵活性和适应性，能够整合不同类型的视觉线索来维持感知的连续性。

从更广泛的角度来看，这些发现不仅有助于我们理解视觉系统如何处理扫视运动，还可能对其他领域的研究产生重要影响。例如，在人工智能和计算机视觉领域，这些结果可能为开发更先进的视觉追踪算法提供新的思路。在临床医学领域，这些结果可能有助于理解某些视觉障碍的机制，例如在某些神经系统疾病中，患者可能无法正确识别物体的连续性，从而影响他们的视觉感知能力。

总的来说，本研究揭示了视觉系统在处理快速扫视运动时，如何利用高斯速度的运动信号来维持物体的连续性。这一发现强调了无意识视觉处理在感知中的重要性，并为未来的研究提供了新的视角和方法。通过这些研究，我们可以更好地理解视觉系统如何在动态变化的环境中保持对物体身份的追踪，从而为相关领域的理论和应用提供坚实的科学基础。