《Experimental Brain Research》：Two distinct modes of ocular drift observed during figure-ground perception
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在视觉感知中，神经元与皮层区域之间的精确协调至关重要，但连续的注视眼运动不断改变视网膜输入。传统上认为这些漂移是随机的，它们调节神经活动，并可能对感知整合所需的时间精度构成挑战，尤其是考虑到双眼间部分独立性。近期证据表明，眼漂移并非纯粹随机，而在视觉处理中发挥
在视觉感知中，神经元与皮层区域之间的精确协调至关重要，但连续的注视眼运动不断改变视网膜输入。传统上认为这些漂移是随机的，它们调节神经活动，并可能对感知整合所需的时间精度构成挑战，尤其是考虑到双眼间部分独立性。近期证据表明，眼漂移并非纯粹随机，而在视觉处理中发挥积极作用。本研究采用图形-背景分割任务，探讨了注视眼运动对视觉感知的影响。参与者保持中央注视，同时观察由定向线段组成的纹理，并报告中央嵌入图形是否存在。研究人员同时记录双眼漂移和微眼跳（microsaccades），通过二维速度角交叉相关图分析双眼协调。研究发现，图形存在试次表现出窄峰的眼间相关性，而图形缺失试次则呈现更宽、同步性较低的漂移模式。观察到微眼跳促进双眼漂移对齐。图形存在试次中微眼跳率的降低可能促成漂移同步性的变化，但并非必要条件。在单眼观察条件下也观察到眼同步性的变化，而调节和瞳孔大小的变化似乎无关。这些结果识别出两种与不同感知结果相关的独特眼漂移模式。研究人员的发现表明，眼漂移在闭环控制下运作，并有助于有效的视觉处理。
**论文解读：图形-背景感知中眼漂移的两种模式及其对视觉处理的启示**
**研究背景与问题**
视觉感知依赖于神经元与皮层区域之间的精确时空协调。在注视过程中，持续的注视眼运动（包括缓慢的眼漂移和偶尔的微眼跳）不断改变视网膜输入的位置。传统上，眼漂移被视为随机运动（如布朗运动），但近期证据表明它们并非纯粹随机，而是主动参与视觉处理。然而，眼漂移的双眼部分独立性（Ivanchenko et al., 2018）可能干扰感知整合所需的时间同步性。神经活动同步性被认为是感觉信息整合的基础机制，图形-背景分割（figure-ground segmentation）需要皮层区域间从松散同步（宽峰相关曲线）到精确同步（窄峰相关曲线）的转变，分别对应“接受”和“注意”状态（Supèr et al., 2003；van der Togt et al., 2006）。本研究旨在探究注视眼运动是否影响视觉感知，特别是眼漂移的双眼协调性如何随刺激条件变化，并验证其是否受微眼跳调控。
**研究内容与结论**
研究人员要求17名参与者（3男14女，平均年龄21.47岁，来自巴塞罗那大学心理学系）执行纹理图形-背景检测任务，同时用头戴式双眼EyeLink II眼动仪（500 Hz）记录双眼漂移和微眼跳。通过计算二维速度角交叉相关图（2D cross-correlograms of angular velocities）量化双眼运动相似性。结果显示：图形存在试次中，眼间相关性呈现窄峰，而图形缺失试次中呈现宽峰；微眼跳能短暂对齐双眼漂移方向；图形存在时微眼跳率显著下降（约68%），但非必要条件；单眼观察下也观察到同步性变化，而调节和瞳孔大小无关。这些发现识别出两种眼漂移模式：窄峰模式（图形存在时）对应精确同步，宽峰模式（图形缺失时）对应松散同步，表明眼漂移在闭环控制下运作，并参与视觉处理。论文发表在《Experimental Brain Research》。
**关键技术方法**
1. 眼动数据采集：使用EventIDE软件呈现刺激，EyeLink II眼动仪（500 Hz）记录双眼位置，通过下巴托固定头部，排除头部运动干扰。
2. 眼漂移相关性计算：对眼坐标速度应用2.5 Hz低通滤波提取低频成分，计算左眼与右眼速度向量的归一化点积（即夹角余弦）作为二维交叉相关函数，并以峰值三分之一的宽度作为同步性度量。
3. 微眼跳检测：采用Engbert-Kliegl（2003）速度阈值法（λ=4），检测微眼跳起始时间，并排除眨眼和大幅眼跳（共剔除19%试次）。
4. 控制任务：设置单眼观察（遮挡一只眼）和调节/会聚任务（改变注视距离），以排除视差、调节和瞳孔因素的混淆。
**研究结果**
**行为反应（Behavior responses）**
参与者对图形检测任务的反应正确率高：20°条件为87.70%，90°条件为98.18%；反应时间分别为529±86 ms和486±84 ms，表明90°条件下感知显著性更高。
**眼漂移（Ocular drift）**
对每只眼单独进行二维自相关分析发现，图形存在试次中自相关峰在刺激前和刺激后期均较宽，提示眼漂移在单一方向持续较长时间。双眼交叉相关分析显示，图形存在试次后期（刺激后400-800 ms）峰值宽度显著减小：20°条件从92.6 ms降至66.0 ms（p<10??），90°条件从112.3 ms降至44.7 ms（p<10??），表明双眼漂移方向在刺激后期重新同步，窄峰意味着双眼同一方向运动持续时间缩短。
**图形-背景（Figure-ground）**
图形缺失试次中，交叉相关曲线在刺激前与刺激后期保持相似，峰值宽度反而从93.5 ms增至110.5 ms（p≈2×10??），说明漂移方向对齐依赖于刺激配置，而非单纯时间因素。
**双眼与单眼观察（Binocular vs monocular viewing）**
单眼观察（左眼、右眼）条件下，图形存在试次同样出现峰值宽度显著减小：左眼从115.2 ms降至32.0 ms（p<10??），右眼从78.7 ms降至32.0 ms（p<10??），双眼条件从106.7 ms降至27.5 ms（p<10??），排除了双眼视差作为混淆因素。
**调节与会聚（Accommodation and vergence）**
在改变注视距离（近距LED vs 屏幕平面）的控制任务中，两种条件下图形存在试次均出现峰值宽度减小：近距从86 ms降至24 ms（p<10??），远距从55 ms降至22 ms（p<10??），表明调节变化可能影响眼动行为，但检测性能高说明未产生模糊。
**瞳孔（Pupil）**
瞳孔大小与漂移同步性（峰值宽度）之间无显著相关性，与既往研究（Malevich et al., 2020）一致。
**微眼跳（Microsaccades）**
微眼跳率在图形存在试次中从刺激前1.82±1.3 Hz降至刺激后0.57±1.08 Hz（p=2.0×10???），降幅约68%；图形缺失试次中仅下降24%（1.28±1.43 Hz，p=0.006）。微眼跳后，双眼速度对齐（cos(Ψ)>0.99）持续时间约为100 ms，且图形存在试次中微眼跳试次相比无微眼跳试次，峰值宽度变化更大（100.2±55.9 ms vs 38.6±7.9 ms，p=4.5×10?3?），表明微眼跳促进并调节漂移同步性，但非必需。
**讨论与结论**
**讨论**：眼漂移的同步性由微眼跳调控，微眼跳作为双眼事件使漂移方向对齐，且持续约100 ms。图形存在时微眼跳率降低，导致同步期缩短，但即使无微眼跳，漂移同步性仍发生变化，表明微眼跳并非唯一机制。这种同步性变化与视觉皮层中图形-背景信号的时间窗口一致：早期（100-150 ms）对应会聚眼动，晚期（400 ms后）对应注意性影响。因此，窄峰同步性可能反映注意状态，宽峰则反映接受状态。
**结论**：与既往研究一致，研究人员的发现表明注视眼漂移并非随机，而是表现出刺激依赖的同步性调制。这种模式提示眼漂移反映了眼动控制与感觉处理之间的相互作用，为闭合视觉-运动环路提供了功能联系。
