使用单眼与双眼瞄准任务测量视觉自我中心位置变异性的研究

《Vision Research》:Variation in visual egocentre location measured using a monocular and binocular sighting task

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月01日 来源:Vision Research 2.2

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  方向判断通常参照观察者自身的一个单点,即视觉自我中心(visual egocentre),传统认为其位于两眼中点的中点。然而其精确位置及在正常视力个体间的变异性仍不清楚。本研究在代表性正常视力成人样本(N = 26)中,同时使用单眼与双眼瞄准任务考察视觉自我中

  
方向判断通常参照观察者自身的一个单点,即视觉自我中心(visual egocentre),传统认为其位于两眼中点的中点。然而其精确位置及在正常视力个体间的变异性仍不清楚。本研究在代表性正常视力成人样本(N = 26)中,同时使用单眼与双眼瞄准任务考察视觉自我中心位置的变异性。利用定制瞄准装置,观察者在双眼观看条件下旋转水平面内一根杆的方向,使其分别指向右眼、左眼或自身。测量沿水平方位角在相对头部中心±52.5°范围内进行。各离心率下杆轴延长线的平均交点用于推导每名单眼视觉方向及视觉自我中心位置估计。令人惊讶的是,观察者的单眼估计变异性相当大(74.22 ± 9.59 mm),通常远大于其瞳距(inter-pupillary distance, IPD)(62.04 ± 2.76 mm)。双眼观看条件下,群体视觉自我中心平均位于头部正中面右侧0.41(SD = 11.13)mm、角膜平面后方24.63(SD = 13.85)mm处,且个体位置差异显著。结果表明,人类对空间的方向判断是相对于个体化的虚拟环视网膜(cyclopean)视网膜做出的。
研究背景与问题提出
视觉方向判断长期被认为参照一个位于两眼中的假想点,即视觉自我中心(visual egocentre,亦称cyclopean eye、projection centre或binoculus)。自Alhazen提出“centre”概念、Wells与Hering系统阐述以来,该点被传统学说定位于两眼中点的中点,但Walls(1951)提出方向判断实则以主导眼(sighting dominance)为基准,Julesz则主张环视网膜感知位于脑内初级视觉皮层整合处。百余年间其精确解剖位置与个体间变异性未明,且既往四种经典测量法(Funaishi、Howard和Templeton、Fry、Roelofs)中,手动指向法易引入恒定误差。Barbeito和Ono(1979)指出Howard-Templeton双靶对齐法最可靠,但早期研究未系统报告被试内重复测量信度,亦未在同一批观察者中联合单眼与双眼条件以量化单眼对眼距的高估程度。该研究即在此脉络下,利用定制单杆连续旋转装置复现并扩展Mitson等(1976)与Barbeito和Ono(1979)工作,发表于《Vision Research》。
主要关键技术方法
研究人员招募26名23–53岁正常视力成人(均值30.76±7.76岁,右利手25人,左利手1人;均通过TNO立体视检查,9人120弧秒、17人≤60弧秒含1人15弧秒),于明室中使用不锈钢杆(长19 cm,距鼻梁约34 cm)安装于Thorlabs PR01/M精密旋转台(含±5°微调,分辨率5弧分),配额带额头托与下颌杯固定头位。在单眼条件以眼罩遮非测眼,双眼条件不遮,沿水平方位角9个离心率(?52.5°至+52.5°)各随机顺序完成5次试次,要求将杆前端调至指向右眼、左眼或“自身”。以MATLAB非线性最小二乘拟合9条杆轴延长线的最短垂距交点作为双眼测得视觉自我中心;单眼估计取左右眼瞄准中点。统计采用Pearson相关、ICC(2,1)重测信度、改编自Notaro和Hasson(2025)的2COD主导眼指数(2COD = 2(B?M)/|L?R|),BH法(q=0.05)校正多重相关检验。
研究结果
  1. 1.
    Introduction
    综述指出视觉自我中心作为方向参照的百年争议,梳理Howard-Templeton法等四类测量范式优劣,明确本研究以单杆连续对齐简化程序、在同一观察者联合单双眼条件、并首次系统量化被试内信度的三个贡献。
  2. 2.
    Methods
    详述样本筛选(正常视力、立体视达标)、定制装置几何(杆长、旋转台精度、头位约束)、9离心率×3视线条件×5试次设计、最小二乘交点算法及2COD公式,确立后续分析框架。
  3. 3.
    Results(原文未单列小标题,按摘要与正文析出)
    单眼瞄准估计均值74.22±9.59 mm,显著大于客观瞳距62.04±2.76 mm(配对t检验差异显著,BH校正后依旧),表明单眼条件系统性高估眼间距离。双眼视觉自我中心群体均值位于正中面右0.41±11.13 mm、角膜平面后24.63±13.85 mm,个体散布极大;ICC(2,1)显示被试内重复估计信度高,变异性主要来自稳定个体差而非噪声;2COD指数跨被试均值不偏离0(t检验n.s.),即群体无左右眼主导偏向,但个体2COD从近?1到+1分布,印证个体化虚拟环视网膜参照。单眼推导中点与双眼实测交点高度相关(Pearson r显著,ICC一致),说明二者几何一致但单眼伴发眼距高估。
    讨论与结论翻译
    讨论部分指出,传统“两眼中点的中点”假设不成立:群体均值虽近正中面但显著后移于角膜后,且个体偏移远超测量误差。单眼瞄准中74 mm量级的眼距高估不能归为瞳距本身,而反映单眼深度与辐辏线索缺失下的感知膨胀,或杆轴向前延伸的透视偏差。联合测量证明方向判断不依赖物理眼中点,而依赖皮层整合的个体化虚拟cyclopean视网膜,其前后位置由经验校准。研究局限包括未与双靶法直接比对、样本量适中、装置以鼻梁为参照而非角膜顶点。结论原文意译:人类对空间的方向判断是相对于一个个体化的虚拟环视网膜做出的,该虚拟参考点位置在头坐标系中呈现显著个体间变异,且单眼深度信息缺失会系统性扭曲眼间距离感知;双眼自我中心并非固定于两眼中点的中点,而是位于角膜平面后方、近正中面的经验性锚点。
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