Почему наши глаза не могут плавно переходить из стороны в сторону, не фокусируясь на движущемся объекте?

Краткий ответ
Плавное слежение обусловлено проскальзыванием сетчатки, которое определяется внешним сигналом, регистрируемым на периферии сетчатки.

Предыстория
Система плавного слежения представляет собой систему, предназначенную для минимизации проскальзывания сетчатки , т. е. перемещения изображения по сетчатке. Саккады — это быстрые движения глаз, предназначенные для быстрой фиксации на новой цели (Purves et al ., 2001) .

Оба движения хорошо заметны, когда сидишь в поезде и смотришь наружу; глаза фокусируются на удаленном объекте и преследуют этот объект. Как только он выходит из поля зрения, глаза нацеливаются на новый объект с помощью саккады, и снова начинается плавное преследование ( феномен окна поезда ).

Саккады могут запускаться как непроизвольно (из-за внезапного, неожиданного стимула), так и произвольно (Walker et al ., 2000) .

Система плавного преследования не может контролироваться добровольно, за исключением некоторых высококвалифицированных наблюдателей (Purves et al ., 2001) . Вместо этого он управляется движениями глаз, зависящими от движения (скольжения) фиксированной цели в центральной ямке (Thier & Uwe, 2005) . Следовательно, эта система управляется внешними раздражителями , а не внутренними. Соскальзыванием сетчатки, конечно, можно произвольно управлять, отводя глаза от цели, например, двигая головой. Система плавного слежения обнаруживает это, регистрируя скольжение сетчатки, и удерживает взгляд на цели за счет непроизвольного плавного слежения.

<sub>Ссылки
- Purves et al ., Neuroscience , 2 ^-е изд. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates (2001)
– Thier & Uwe, Curr Opinion Neurobiol (2005); 15 : 645–52
— Walker et al ., Exp Brain Res (2000); 130 : 540–4</sub>

Ваши глаза пытаются видеть; не просто двигаться. Мышцы, которые двигают ваши глаза, являются произвольными. Вы управляете ими, но подумайте о том, как вы обычно ими командуете. Будь то внезапный и реактивный или осторожный и преднамеренный, вы думаете о том, куда хотите смотреть, и заставляете свои глаза смотреть туда. В том, чтобы смотреть, не видя, нет никакой функциональной цели, а видение предполагает отслеживание конкретных особенностей, фокусировку. Для эффективного получения информации требуется быстрое перемещение между несколькими точками фокусировки.

Сравните это с движением пальцев. Это движение может быть плавным и плавным, даже если несколько групп мышц должны работать вместе, чтобы это произошло. Когда вы командуете движением пальца, у вас есть карта тела, которая дает вам подробное представление о том, где находится ваш палец и как он связан с вами. Вы можете знать его местонахождение с достаточной точностью, даже если не видите его. Когда необходимо переместить его плавным, плавным движением, ваши движения мышц направляются вашей внутренней картой тела и, как правило, вашими глазами, подтверждающими движение. Напротив, вы имеете очень слабое представление о фактическом положении ваших глаз в их орбите, вероятно, потому, что это не очень полезная информация.

Точное позиционирование ваших глаз, независимо от того, на что они смотрят, на самом деле контрпродуктивно. Это стоит вам способности видеть, что вы можете продемонстрировать себе, скрестив глаза, что, кстати, вероятно, является вашим лучшим шансом добиться того плавного движения, о котором вы говорите.

Вероятно, наиболее важной причиной того, что вы не можете плавно двигать глазами, является то, что вы постоянно практиковали большую часть своей жизни. С вашими моторными мышцами бесчисленное множество различных действий требовали определенной степени точных, плавных движений. Во время этих самых действий, что делают ваши глаза? Они двигаются плавно только в том случае, если они сфокусированы на одной движущейся точке — либо на точке вашего тела, либо на точке объекта, который вы двигаете. В противном случае они прыгают от точки к точке, собирая информацию, чтобы измерить, нужно ли вашим мышцам приспосабливаться для выполнения плавного движения, которое вы пытаетесь выполнить.

Когда вы родились, ваши моторные мышцы тоже не умели плавно двигаться. Подумайте о том, как новорожденный ребенок дергает конечностями, иногда даже бьет себя руками, а затем расстраивается из-за того, что его ударили. По мере того, как малыш приближается к младшему школьному возрасту, он постепенно учится контролировать движения мышц, но по-прежнему испытывает трудности, когда ситуация требует очень точного движения. Практика в течение многих лет — это то, что в конечном итоге приводит к грациозным движениям. Но никто никогда естественным образом не тренирует изящные движения глаз (независимо от фокусировки на объекте), потому что такие движения бесполезны для зрения.

Использованная литература:

Концепция карты тела: эту концепцию вы можете продемонстрировать себе, передвигаясь в темноте или выполняя задачу, которую вы не можете видеть напрямую, например, писать или печатать, спрятав руки от глаз. Вот увлекательная дискуссия RadioLab о фантомных конечностях, которая тесно связана с этой концепцией.

Движение глаз и моторика: статья в Википедии о координации глаз-рука дает некоторый контекст о том, как коррелируют движения глаз и моторика.

Развитие в детстве: Плавное преследование — это приобретенный навык в раннем возрасте (Van Hofsten & Rosander, 1997) , который я могу подтвердить личными наблюдениями за моими тремя мальчиками, которые растут.

Плавное движение глаз:Я проверил каждое утверждение, которое я сделал по этой теме, с помощью личного эксперимента. Я могу довольно плавно двигать глазами между более и менее косоглазием, что демонстрирует, что мышцы глаза вполне способны к плавному движению по команде. Однако, когда я это делаю, становится ясно, что неспособность сфокусироваться на объектах, когда я пересекаю глаза, является важной частью процесса. В противном случае инстинкт сфокусироваться на чем-то и ясно увидеть это перевешивает мою способность контролировать движение. Я также научился двигать одним глазом слева направо — опять же, начиная с косоглазого состояния. Это не так гладко, но практика способствует моему пониманию природы произвольного движения глаз. Наблюдение за слепыми также способствует выводам в этой области. Человек, который был полностьюслепой на некоторое время часто будет демонстрировать плавные движения, которые вы описали (в дополнение к рывкам), как и мой близкий друг, который не видит ничего, кроме полной черноты после того, как его зрительный нерв был поврежден пулей.

Цитируемая статья

• Ван Хофстен и Розандер, Развитие плавного отслеживания преследования у младенцев раннего возраста. Vision Research , том 37, выпуск 13, 1997 г., страницы 1799–1810.