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在视觉研究中，当人们频繁进行扫视时，视觉系统如何维持稳定的感知体验是个重要问题。研究人员以自然场景图像为对象开展跨扫视稳定性研究，发现插入空白会提升对场景变化的敏感度并降低稳定性偏差，这一成果有助于理解视觉稳定性机制。
在日常生活中，人们的眼睛总是在不停地运动，频繁进行扫视（saccade）。然而，尽管视觉输入在不断变化，我们却能感知到一个稳定的外部世界。这背后的视觉机制一直是科学家们探索的焦点。此前研究发现，视觉系统可能通过一些神经机制来维持稳定性，比如基于伴随放电的重映射、基于眼位体感信号的增益场以及基于扫视前后视觉输入的视网膜机制等。但这些机制并不能完全解释我们稳定的感知体验，于是有理论提出，我们对外部环境稳定的总体假设，也在维持视觉稳定性中发挥着作用。
以往关于这一假设的研究大多基于简单视觉刺激，在理解复杂自然场景中的跨扫视稳定性方面存在很大差距。因为自然场景包含多层次的视觉信息，难以像操控简单视觉特征那样进行精确控制，所以此前的研究成果难以直接推广到自然环境中。为了深入探究复杂场景感知中视觉稳定性的潜在机制，来自美国俄亥俄州立大学（The Ohio State University）的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Cognition》上。
研究人员采用了一种新的技术 —— 生成对抗网络（GAN）生成的 “场景轮（scene wheel）” 刺激，结合跨扫视变化检测任务来进行研究。“场景轮” 由 GAN 从高维潜在空间模拟生成，包含 360 个自然场景图像，这些图像沿圆周维度连续平滑变化，能同时改变众多高低层次的视觉属性，为精确控制自然场景图像提供了可能 。在实验中，22 名参与者（最终 19 名纳入分析）被要求在不同条件下判断前后呈现的场景图像是否相同。实验设置了扫视（saccade）和模拟扫视（simulated-saccade）两种条件，以及有空白（blank condition）和无空白（no-blank condition）两种情况，通过改变场景图像在 “场景轮” 中的角度差来控制变化程度。
研究结果
- 阈值（α）分析：对阈值（α）的测量发现，空白因素有显著主效应，扫视和空白操作存在显著交互作用。事后分析表明，在扫视条件下，有空白时的阈值显著小于无空白时，即敏感度增加；而在模拟扫视条件下，有无空白的阈值差异不显著。
- 猜测率（γ）分析：对于猜测率（γ），空白操作同样有显著主效应，且扫视和空白存在显著交互作用。在扫视条件下，有空白时的猜测率显著高于无空白时；在模拟扫视条件下，两者差异不显著。
综合来看，在自然场景中存在明显的空白效应，即插入空白能提高观察者对跨扫视场景变化的敏感度（降低阈值），同时减少稳定性偏差（提高猜测率）。这表明当有极端证据（如空白屏幕）挑战外部稳定性假设时，视觉系统会打破这种假设，仔细审查跨扫视记忆。而在模拟扫视条件下没有出现空白效应，说明眼动控制相关的视网膜外信号（如伴随放电信号）对触发这种稳定性机制至关重要。
研究结论与讨论
该研究首次证明了在观看复杂自然场景图像时存在空白效应，这为理解真实世界中视觉稳定性的维持机制提供了有力证据。跨扫视记忆和稳定性假设在自然环境中协同作用，使我们获得稳定的感知体验。不过，研究也存在一定局限性，比如难以确定自然场景中哪些视觉信息在跨扫视过程中被传递和访问。但这也为后续研究指明了方向，利用 GAN 生成的场景图像的特性，未来研究可以更精确地控制场景属性，探索不同视觉特征在跨扫视稳定性中的作用。
这项研究不仅丰富了我们对视觉稳定性机制的认识，还为进一步研究跨扫视记忆的层次组织以及与更高层次先验知识的相互作用奠定了基础。同时，成功将 AI 生成的自然场景刺激应用于空白范式，也为在更符合生态效度的背景下测试其他相关理论提供了可能，对推动视觉科学领域的发展具有重要意义。
