判断距离和深度感知随手臂长度而变化

一项新研究揭示了为什么估计距离如此困难

最高法院的法官们可能是这个国家最优秀的法律头脑之一,但他们对距离没有概念——而一项新的研究可能有助于解释原因。

在周三(1月15日)关于法律的合宪性的口头辩论中,该法律禁止抗议者聚集在堕胎诊所入口附近,法官们对有争议的35英尺长(10.6米)的缓冲区的大小感到困惑。

“它几乎就像这个法庭,有点像,” ABC新闻引用大法官埃琳娜·卡根的话说。事实上,这个法庭超过90英尺(30米)长。经过来回讨论,为该案件辩护的副检察长澄清说,禁区的大小相当于NBA篮球场上的三分线区域。


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但是,判断距离和深度可能比看起来更棘手。最近一项发表在10月23日《神经科学杂志》上的研究发现,人们的深度感知取决于他们对手臂长度的感知。诱使某人认为他们的手臂更短或更长,您就可以影响他们感知两个物体之间距离的方式。[光学错觉:视觉技巧画廊]

做出判断

深度感知,即判断物体之间距离的能力,是一项重要的能力;没有它,人们将无法知道手中的弹珠和6英尺外的篮球实际上是两种不同的大小。

然而,人脑对深度的判断并不完全准确。研究表明,人们会高估距离小于几十厘米物体的距离,而低估距离大于几十厘米物体的距离,其中1厘米约为4英寸,这是根据布朗大学认知语言和心理科学教授、研究人员富尔维奥·多米尼和他的同事的研究。这可能有助于解释为什么一个很大的距离(如35英尺)很难衡量。

这两个边界之间的区域是深度感知的最佳范围,这很有道理:这是我们最有可能伸手去拿东西的区域。由于手臂长度和深度感知之间的这种联系,研究人员推测,深度感知必须是灵活的,以便适应人们成长过程中手臂长度的变化。[人体七大未解之谜]

“当孩子们开始触摸和玩弄东西时,他们不会在任何距离都这样做。他们在一个很小的距离范围内这样做,”多米尼在一份声明中说,他也是意大利意大利技术研究所(IIT)的高级科学家合作者。

研究人员推测,也许大脑会计算出这些重要区域的精确距离,然后推断出其余部分。

灵活的感知

为了验证这一理论,多米尼和他的同事首先让41名志愿者完成三项感知测试中的一项——所有测试都在黑暗中进行,这样他们就看不到自己的手臂或手。在第一个测试中,志愿者使用电脑鼠标来判断呈三角形排列的三根杆之间的距离。在第二个测试中,志愿者使用手指和拇指来判断这三根杆的距离。第三组接受了触觉测试,他们感觉前臂上同时受到一次或两次轻柔的针刺。志愿者必须说出他们感觉到了一次还是两次刺痛。

测试结束后,研究人员“训练”志愿者进行虚拟实验:他们在参与者的前臂上放置了动作捕捉标签,并要求他们伸手去拿电脑屏幕上的虚拟圆柱体。屏幕上的点告诉他们他们的手臂在虚拟空间中的位置。在某些情况下,这些点是准确的。在另一些情况下,它们显示最伸出的手指比实际位置远6英寸(15厘米)。结果,志愿者感觉他们的手臂比实际更长。

事情变得奇怪了:被诱导认为自己手臂更长的志愿者,在判断放置在离观察者更远位置的物体之间的距离时变得更好。实际上,他们手臂长度感知的变化转移了他们深度感知的最佳范围。

参与者也更擅长区分一次皮肤刺痛和两次皮肤刺痛。研究人员写道,人们触觉能力的这种变化可能也与手臂长度的感知有关。当志愿者被诱导认为手臂更长时,大脑对手臂的内部图像发生了变化,而这种内部图像的变化反过来似乎引起了敏感度的变化。

研究人员在描述这些发现的论文中写道:“即使在成年期,感觉系统也不是具有不变功能的固定结构。” 结果表明感知是多么的灵活。这些结果对于设计机器人假肢和外科医生使用的人工控制机器人等研究人员也可能很重要。             

TwitterGoogle+上关注Stephanie Pappas。在@livescienceFacebookGoogle+上关注我们。原文刊登于LiveScience

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