危险的光学错觉  

一种常见的视力矫正方法可能会干扰驾驶时的深度感知

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随着年龄的增长,人眼中的晶状体会失去一些聚焦能力。单视——一种解决此问题的流行方法——涉及处方隐形眼镜(或眼镜),使一只眼睛聚焦于近视任务(如阅读),另一只眼睛聚焦于远视任务(如驾驶)。目前美国约有 1000 万人使用这种矫正方式,但一项新的研究发现,它可能会导致潜在的危险光学错觉。

近一个世纪前,德国物理学家卡尔·普夫里奇描述了一种视觉现象,现在称为普夫里奇效应:当一只眼睛看到的图像比另一只眼睛更暗或对比度更低时,左右移动的物体(如钟摆)看起来会以三维弧线运动。这是因为大脑处理较暗或对比度较低的图像比处理较亮或对比度较高的图像速度慢,从而产生大脑感知为 3D 运动的滞后。

宾夕法尼亚大学的心理学家约翰内斯·伯格和他的同事最近发现,单视可能会导致反向普夫里奇效应。他们让参与者通过一种设备观察左右移动的物体的不同图像——一只眼睛模糊,另一只眼睛清晰。研究人员发现,观察者处理模糊图像的速度比清晰图像快几毫秒,这使得物体看起来像是在显示屏前呈弧形运动。当它向右移动时(如果左眼看到模糊图像)或向左移动时(如果右眼看到模糊图像),它看起来更靠近观察者。“这听起来没什么大不了的,”伯格说,但这足以让十字路口的司机将移动的自行车骑车人的位置误判为一个狭窄街道车道的宽度(图示)。


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图片来源:Brown Bird Design

伯格和他的同事们原本预计结果相反:由于模糊图像的对比度较低,大脑处理模糊图像的速度会更慢,类似于传统的普夫里奇效应。他们通过证明模糊会降低精细细节的对比度,但对粗略细节的对比度影响较小,从而解决了这个悖论。由于大脑需要更多时间来处理精细细节,因此模糊图像的处理速度更快。研究人员于 8 月在《当代生物学》杂志上发表了他们的研究成果。

道格拉斯·兰斯卡是一位退休的威斯康星大学神经学家,他研究过普夫里奇效应,但没有参与这项研究,他称这些发现“很有趣”,但表示,“我的猜测是,该模型高估了它在现实世界中的一些影响。”兰斯卡补充说,应该在实验室外测试反向普夫里奇效应。

伯格和他的团队发现,他们可以通过给模糊的镜片着色来纠正这种效应,从而产生经典的普夫里奇效应,抵消反向效应。伯格说,大脑也可能补偿单视的局限性——但还需要进一步研究。他指出,这些误判很少见,这表明“在正常情况下,我们的视觉系统校准得非常精确。”

Tanya Lewis大众科学负责健康和医学的高级编辑。她为网站和印刷杂志撰写和编辑有关从 COVID 到器官移植等主题的文章。她还出现在大众科学的播客Science, Quickly 中,并撰写大众科学的每周健康与生物学新闻简报。她在大众科学的八年任职期间担任过多个职位,包括健康编辑、助理新闻编辑和大众科学 Mind 的副编辑。此前,她曾为包括 Insider、Wired、Science News 等媒体撰稿。她拥有布朗大学的生物医学工程学位和加州大学圣克鲁兹分校的科学传播学位。在 Bluesky 上关注她 @tanyalewis.bsky.social

更多作者:Tanya Lewis
大众科学 Magazine Vol 321 Issue 4本文最初以“挑战深度的错觉”为标题发表在 大众科学杂志 第 321 卷第 4 期(),第 16 页
doi:10.1038/scientificamerican1019-16
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