微小的眼球运动受到惊人程度的认知控制

根据威尔康奈尔医学神经科学家领导的一项研究，一种非常微妙且看似随机的眼球运动类型称为眼球漂移，可能会受到预期视觉目标的先验知识的影响，这表明对眼睛的认知控制水平令人惊讶。

这一发现增加了对视觉——远不仅仅是吸收来自视网膜的传入信号——如何受认知过程控制和引导的科学理解。

“这些眼球运动非常微小，我们甚至没有意识到它们，但我们的大脑可以以某种方式利用视觉任务的知识来控制它们，”研究的主要作者 Yen-Chu Lin 博士说。

该研究涉及与罗彻斯特大学大脑与认知科学和神经科学教授 Michele Rucci 博士实验室的密切合作。

几十年来，神经科学家已经知道，存储在记忆中的信息可以强烈影响感官输入的处理，包括来自眼睛的视觉数据流。换句话说，我们所看到的会受到我们期望看到的或手头任务要求的影响。

大多数关于眼球运动认知控制的研究都涵盖了更明显的运动，例如眼睛扫过大部分视野的“扫视”运动。在新的研究中，博士。Lin 和 Victor 以及他们的同事检查了眼球漂移，即即使注视似乎固定时也会发生的微小眼球抖动。

眼球漂移是一种微妙的运动，它会将视网膜上的视觉目标移动大约几分之一毫米左右的距离——仅跨越几十个光感受器（视锥细胞）。它们被认为可以通过扫描视觉场景中的小而静止的细节来改进对它们的检测，从而有效地将空间细节及时转换为视觉信号序列。

先前的研究表明，眼球漂移和其他小规模的“固定眼球运动”仅在广义上受认知控制——例如，在扫描更精细的场景时速度减慢。在这项新研究中，研究人员发现了更精确控制类型的证据。

研究人员使用 Rucci 博士实验室的灵敏设备记录了六名志愿者的眼部漂移视觉噪声。基于计算模型，科学家们预计用于区分字母的最佳眼球运动将以直角穿过区分字母的关键元素。

因此，他们假设，如果存在更精确的认知控制，与更严格的垂直运动相比，对于 H 与 N 的辨别，将倾向于在垂直和倾斜（左下到右上）方向上引导眼球漂移E 与 F 歧视。

他们发现受试者的眼球运动确实倾向于遵循这些模式——即使在 20% 的试验中，受试者虽然期望看到一个字母，但只看到噪音。后一个结果表明，眼漂移的认知控制可以完全由视觉任务的特定先验知识驱动，独立于任何传入的视觉信息。

“这些结果强调了视觉的感觉部分和运动部分之间的相互关系——人们真的不能分开看待它们，”维克多博士说，他也是威尔康奈尔大学费尔家族脑与思维研究所的神经科学教授.

他指出，精细眼球运动的方向被认为来自脑干中的神经元，而任务知识可能位于上脑：皮质——暗示它们之间存在某种无意识的联系。

“受试者知道他们必须完成的任务，但他们不知道他们的眼睛正在执行这些微小的动作，即使你告诉他们，”维克多博士说。

他补充说，对这条通路的研究不仅可以更好地了解视觉神经科学，还可以更好地了解视觉障碍——传统上被视为视网膜或大脑内感觉处理障碍。

“我们的研究结果表明，视觉障碍有时也可能有运动成分，因为最佳视力取决于大脑执行这些非常微小运动的能力，”维克多博士说。