Skip to main content

Calibration and integration of peripheral and foveal information in human vision

Article Category

Article available in the folowing languages:

Sposób przetwarzania i łączenia przez mózg różnych bodźców wzrokowych

Kiedy mówimy o wzroku, zazwyczaj mamy na myśli widzenie centralne, które służy nam do takich czynności jak czytanie, mimo że obejmuje ono poniżej 1 % naszego całego pola widzenia. Większość badań koncentruje się na widzeniu centralnym, natomiast w ramach projektu PERFORM oceniano rolę widzenia peryferyjnego i związek pomiędzy przetwarzaniem bodźców z obu tych części pola widzenia.

Badania podstawowe

Centralna część pola widzenia obejmuje tylko od 1 do 2 stopni jego całego zakresu. Widzenie peryferyjne rozciąga się na znacznie szerszy kąt i ma zasadnicze znaczenie w kontekście orientacji i nawigacji, co byłoby trudne przy wykorzystaniu tak wąskiego kąta, na jaki pozwala widzenie centralne. Ponieważ bodźce z obu tych części pola widzenia wymagają przetwarzania w bardzo różny sposób, w ramach projektu PERFORM wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych badano, w jaki sposób mózg radzi sobie z takimi różnicami w bodźcach sensorycznych, aby uzyskać spójne reprezentacje środowiska. Projekt wykazał, że gdy dostępne stają się lepsze informacje, pochodzące z centralnej części pola widzenia, mózg nie odrzuca po prostu bodźców, które dostarcza widzenie peryferyjne, ale porównuje dane z obu tych źródeł, oceniając ich względną wiarygodność. „Proces ten, zwany percepcją transsakadyczną, jest bardzo złożonym i słabo poznanym mechanizmem. Udało nam się wzbudzić zainteresowanie tym tematem”, dodaje koordynator projektu Alexander Schütz z Uniwersytetu w Marburgu, będącego gospodarzem projektu. Wyniki projektu opublikowano w specjalnym wydaniu czasopisma „Journal of Vision”.

Badanie integracji transsakadycznej

Przetwarzanie bodźców z centralnej części pola widzenia jest zoptymalizowane do uzyskiwania obrazów o wysokiej ostrości i widzenia barw, natomiast przetwarzanie bodźców dostarczanych przez widzenie peryferyjne służy do uzyskania szerokiego pola widzenia, nie wymagającego tak intensywnego przetwarzania. Oznacza to, że widzenie peryferyjne służy do nawigacji i lokalizowania obiektów, ale jest pozbawione szczegółowości. Aby to zrekompensować, oko wykonuje szybkie ruchy, zwane ruchami sakkadowymi, pozwalające na zmianę przetwarzania pomiędzy bodźcami z obu części pola widzenia. „W ramach projektu PERFORM wykorzystaliśmy informacje i modele matematyczne z dziedziny percepcji wielozmysłowej i zastosowaliśmy je do przetwarzania wzrokowego, zwłaszcza do łączenia informacji zapewnianych przez widzenie centralne i peryferyjne – tzw. integracji transsakadycznej”, wyjaśnia Schütz. Zespół przeprowadził serię eksperymentów psychofizycznych z udziałem dzieci i dorosłych w laboratorium z czarnymi ścianami, specjalistycznymi monitorami i urządzeniem do śledzenia ruchu gałek ocznych. Śledzono ruchy oczu badanych, gdy reagowali oni na bodźce wizualne dostarczane przez widzenie peryferyjne i automatycznie przenosili na nie wzrok – czyli wykonywali ruchy sakkadowe. Poproszono ich o wykonanie zadań polegających na rozróżnianiu percepcyjnym bodźców obejmującym ocenę położenia, orientacji lub koloru. Wyniki porównano z modelem obliczeniowym, który przewidywał, w jaki sposób uczestnicy powinni wyważać informacje docierające z peryferyjnej i centralnej części pola widzenia.

Rozwój i strategie wzrokowe

Jednym z kluczowych odkryć było to, że dokładność układu wzrokowego i ruchu oczu jest ograniczona u dzieci. Podczas jednego z eksperymentów dzieci w wieku od 7 do 12 lat gorzej niż dorośli radziły sobie z wykrywaniem zmian w położeniu bodźców, a ruchy ich oczu były bardziej zmienne. Jednak dzieci te korygowały swoje błędy za pomocą kolejnych ruchów oczu szybciej niż dorośli, co sugeruje istnienie wrodzonego mechanizmu kompensacji ograniczeń. Zespół wykazał również, że integracja transsakadyczna ograniczona jest przez uwagę i pamięć, a także że ma ona zastosowanie tylko do jednego wybranego obiektu. „Wydawało się, że gdy pojawiał się bodziec rozpraszający lub gdy uczestnicy musieli zapamiętać inny bodziec, zdolność ta zanikała, a przynajmniej ulegała upośledzeniu”, mówi Schütz. Innym odkryciem są tzw. mroczki pręcikowe. W warunkach słabego oświetlenia ludzie wykorzystują pręciki, fotoreceptory na siatkówce oka, ale ponieważ nie ma ich w jej dołku, nie jest jasne, jak ludzki organizm to kompensuje. „Stwierdziliśmy, że te brakujące informacje są płynnie uzupełniane informacjami z otoczenia, bez zniekształceń w polu widzenia odpowiadającemu dołkowi siatkówki. Mimo że informacje te są jedynie przypuszczeniami, uczestnicy ufają im bardziej niż rzeczywistym informacjom z widzenia peryferyjnego”, zauważa Schütz. Odkrycie to doprowadziło do powstania nowego projektu SENCES, w ramach którego zbadane zostanie, w jaki sposób mózg uzupełnia luki w informacjach sensorycznych i porównuje własne wnioski kompensacyjne z rzeczywistymi danymi sensorycznymi.

Słowa kluczowe

PERFORM, widzenie, dołek środkowy, oczy, peryferyjne, ruchy sakkadowe, fotoreceptory, percepcja, orientacja, nawigacja, mózg

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania