眼见为实，眼不见亦为实：与隐形物体互动

本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

你可以在这里找到这篇文章的原文，或者在《青少年前沿》上找到许多其他类似的文章。（Rajiv Madipakkam A, Ludwig K, Rothkirch M 和 Hesselmann G (2015) 眼见为实，眼不见亦为实：与隐形物体互动。《青少年前沿》。3:4。doi: 10.3389/frym.2015.00004)

当你在炎热的一天在公园里玩耍，你的父母给你买冰淇淋时，你会怎么做？ 很可能，你会跑向他们，眼睛盯着美味的冰淇淋甜筒，然后伸手从他们手中接过它。 虽然这感觉是最自然的事情，但它需要你不同感觉器官和动作的精细协调。 你需要用你的眼睛（视觉）看冰淇淋，用你的手臂伸出手（运动系统），用你的手（触觉）牢牢抓住它。 似乎很明显，为了能够伸手抓住某物，我们首先需要能够看到它并知道它在哪里。 令人惊讶的是，情况并非总是如此。

有些人即使睁着眼睛也看不到东西。 虽然这些人是盲人，但眼睛本身并没有问题。 相反，是帮助他们看到的大脑部分受到了损伤：视觉皮层（这个词和所有其他以粗体字体印刷的词都在本文末尾的“词汇表”部分进行了解释）。 令人着迷的是，即使他们看不到东西，其中一些人也能比仅仅猜测物体在哪里更频繁地正确地伸手抓住物体。 更令人着迷的是一项实验，该实验表明，患有这种失明症的人可以在一条长长的走廊中找到自己的路，并正确地避开沿途放置的障碍物，而无需使用拐杖等任何帮助 [1]。 似乎这些人能够感知到他们看不见的物体。 在医学上，这种现象被称为“盲视” [2]。

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这意味着一些视觉受损的人有时可以“表现得”好像他们真的看到了周围的事物，就像有视觉的人一样。 这怎么可能呢？ 普遍接受的理论是，这些盲人的大脑已经找到了处理有关物体信息的方法，即使这些物体对该人来说是不可见的。 人类大脑的这种非凡能力使科学家开始质疑，视力正常的健康人是否也能对他们看不到的物体，即他们没有意识到的物体做出反应并与之“互动”。

重要的问题是我们如何使视力正常的人看不到事物？ 通常，我们的左眼和右眼看到的东西几乎相同（当然，只要我们睁开双眼）。 我们的双眼接收相同的图像，将此信息发送到大脑，然后大脑处理信息，以便我们可以看到图像。 但是我们也可以分离双眼所看到的东西，并使它们看到不同的东西，例如，使用如图 图 1 所示的特殊眼镜。 你认为如果你用左眼看到一只狗，用右眼看到一个冰淇淋，会发生什么？ 嗯，你可能会认为我们看到了两者的混合物，即一半冰淇淋和一半狗。 令人惊讶的是，我们没有！ 我们看到的是冰淇淋和狗的图像来回切换。 这被称为 双眼竞争，因为眼睛的两个（“双”）不同输入（“眼”）竞争（或“竞争”）以获得支配地位（成为我们最终看到的图像）。

图 1 - 有许多方法可以向双眼显示两个不同的图像，以便左右眼看到不同的东西。 在这里，我们使用红绿眼镜（也称为浮雕眼镜）。 对于这种方法，需要将一个图像制成绿色（此处为狗），将一个图像制成红色（此处为冰淇淋），并将这些图像混合在一起。 您可以在图的右侧看到这一点。 如果您然后通过眼镜观看此图像，红色透明纸（此处：左眼）会过滤光线，使红色图像（冰淇淋）无法到达左眼。 绿色透明纸（此处：右眼）会过滤光线，使绿色图像（狗）无法到达右眼。 这就是为什么您的左眼看到狗，而右眼看到冰淇淋的原因。

使用一种称为连续闪光抑制 (CFS) 的方法，该方法基于与双眼竞争相同的原理，我们可以使视力正常的人看不到物体。 在 CFS 方法中，一只眼睛呈现感兴趣的图像，也称为目标，同时另一只眼睛看到彩色闪烁的图案。 因此，使用与上面相同的示例，一只眼睛显示冰淇淋的图像，另一只眼睛现在显示彩色闪烁的图案而不是狗。 在这种情况下，由于彩色图案与静态冰淇淋相比是闪烁的，因此我们最终看到（大多数情况下）的是彩色、变化的图案（即，主导图像）。

哪个图像占主导地位（闪烁的掩码还是冰淇淋）也取决于我们的 眼睛优势。 但请记住； 目标图像（我们示例中的冰淇淋）实际上是显示给一只眼睛的，这只眼睛以及大脑的某些部分仍在接收冰淇淋的信息。 它只是被掩码呈现为不可见的，因此我们没有有意识地意识到它。 科学家可以使用这种技术使事物在长达数秒的时间内保持不可见 [3]，并帮助他们研究正常受试者在意识到信息本身之前的信息处理过程。

CFS 与我们上面提到的“盲视”现象有何关系？ 记住，CFS 是一种技术，而盲视是一种现象。 盲视最初是在视觉皮层受损的患者中观察到的。 为了研究盲视是否也发生在没有脑损伤的人身上，需要一些技术来使刺激对他们不可见。 CFS 就是这样一种技术。 然而，最重要的是，通过 CFS 使物体不可见仍然可以被完整的视觉皮层处理，并且可以在某个时候变得可见。 呈现给盲视患者的物体将保持不可见，因为视觉皮层已受损。

您可以使用 图 2 和一副红绿眼镜亲自尝试 CFS 方法。 您可以使用卡纸、剪刀以及红色和绿色透明纸制作自己的红绿眼镜。 您所要做的就是将眼镜的图片（足够大以适合您的脸）画在卡纸上，将其剪下来，然后在眼睛上打两个孔。 像 图 1 中那样，将红色透明纸贴在一个眼孔上，将绿色透明纸贴在另一个眼孔上，您就有了特殊的眼镜。

图 2 - 连续闪光抑制方法如何工作的图示。 当您戴上特殊的眼镜时，您可以在图片中看到什么？ （可能需要片刻才能注意到闪烁的掩码之外的东西。 如果几分钟后您仍然只看到闪烁的掩码，请尝试闭上右眼以查看隐藏的物体）。 注意：为了能够真正欣赏此演示并使其按预期工作，应在可以显示动画 gif 的计算机或设备上查看图像。 小矩形和圆形应移动。

现在我们有了一种使视力正常的健康人看不到事物的方法； 我们可以研究他们是否仍然可以处理并对隐藏在闪烁掩码后面的这个不可见图像做出反应。 在一项实验中，我们使用摄像机记录志愿者在搜索不可见图案时的眼球运动。 关于我们视觉系统的一个有趣的事实是，我们的眼睛每秒钟都会进行几次扫描运动（也称为 扫视）。 您能猜到当我们的志愿者必须搜索不可见图案时，我们观察到了什么吗？

令人惊讶的是，我们发现，尽管志愿者们说他们看不到图案，甚至猜不出图案在哪里，但他们的眼球运动更频繁地指向图案所在的位置 [4]！ 不知何故，即使图案对志愿者来说是不可见的，他们似乎也能够使用这些信息。 因此，从这个实验来看，有证据表明健康的人可以在没有完全意识到的情况下处理某些信息。 但是，我们也能像患有盲视症的人有时所做的那样，伸手去抓我们看不见的物体吗？正如我们上面了解到的那样？

在另一组实验中，CFS 被用来使物体不可见，并要求志愿者抓住这些不可见的物体。 虽然一组科学家可以证明人们能够伸手去抓不可见的物体（尽管他们不如看到物体时那么好） [5]，但我们发现健康的人无法正确抓住不可见的物体 [6]。

这些发现告诉我们什么？ 嗯，首先，并非所有科学实验都会给你相同的结果。 进行实验的方式起着巨大的作用。 有时，即使实验设置中的微小变化也会对您的结果产生重大影响，而科学家所做的一部分工作就是尝试解释这些差异。 它还告诉我们，科学是一个人们谈论他们新发现的领域，即使实验的结果与您预期的不同，您也学到了一些新的东西。 研究健康人处理不可见信息的领域非常广阔，还有很多东西有待发现。 因此，尽管我们已经走了很长一段路，并且对健康人处理不可见信息的过程了解了很多，但我们（还）不知道我们是否可以抓住我们看不到的冰淇淋。 最后，为了在科学中建立一个概念，以便您可以在教科书中读到它，它必须得到几个不同研究小组的工作反复支持。 谁知道呢，即使在所有这些之后，您也可以提出一个新的理论，您可以用自己的实验来检验它。

词汇表

盲视： ? 由两个相反的词“盲”和“视”组成，“盲视”指的是一种奇怪但令人着迷的现象，即患者“盲”是因为他们声称他们看不到周围的世界，但同时又有“视力”，因为他们仍然能够正确识别某些物体的位置或避开他们看不见的障碍物。 患有盲视症的患者大脑中帮助他们看到的视觉皮层部分受损。 研究盲视症使研究人员能够调查大脑中的哪些过程是我们有意识或意识到我们所看到的东西所必需的。

眼睛优势： ? 人类有两只眼睛，就像我们是左撇子或右撇子一样，我们也是左眼优势或右眼优势（尽管如果您是右撇子，则不一定是右眼优势）。 这意味着我们的一只眼睛会变得比另一只眼睛更强壮，因此即使我们睁开双眼，这只“更强壮”或优势眼所拍摄的世界图像也会被视为比另一只“较弱”的眼睛更重要。 现在，我们眼睛强度的这种差异并不明显，通常也无关紧要，因为我们的左眼和右眼看到的东西几乎相同。 但是当我们像上面的实验中那样分离每只眼睛看到的东西时，我们开始注意到它。 因此，例如，如果您的优势（更强壮的）眼睛看到闪烁的掩码，而非优势（另一只眼睛）看到冰淇淋，那么冰淇淋最终变得可见将需要更长的时间，因为来自优势眼睛（掩码）的信息是优先被大脑处理的。 慢慢地，过一段时间后，大脑开始处理来自另一只眼睛的信息，这时我们最终看到了美味的冰淇淋！ 另一方面，如果您佩戴眼镜，使您的较强眼睛看到冰淇淋，而较弱眼睛看到掩码，那么冰淇淋可能永远不会对您完全不可见。

找到您的优势眼： ? 这是一个简单的实验，让您找出您的哪只眼睛是优势眼。 用您的拇指和食指做一个圆圈，并将注意力集中在墙上或远处的物体上。 睁开双眼看着物体，并将其居中在圆圈内。 现在，看着物体，先只闭上左眼，然后再只闭上右眼。 如果当您闭上左眼时，物体跳出圆圈，则您是左眼优势。 如果当您闭上右眼时，物体跳出圆圈，则您是右眼优势。

双眼竞争： ? 双眼竞争是一种现象，当您的眼睛被制成看到不同的图像时会发生。 在 图 1 中，例如，左眼被制成看到一只狗，右眼被制成看到冰淇淋。 这导致我们有时看到一个图像，有时看到另一个图像。 该术语来自眼睛的两个（“双”）不同输入（“眼”），它们竞争（或“竞争”）以成为我们最终看到的图像。

扫视： ? 扫视是眼睛进行的非常快速的运动。 当您阅读本文时，您的眼睛从一个词跳到另一个词：这些跳跃就是扫视。 我们每秒钟进行几次扫视。 但是大多数这些运动都是在我们没有注意到的情况下进行的，并且是针对吸引我们注意力的物体。

视觉皮层： ? 视觉皮层是大脑中接收和处理从眼睛发送的信息的部分。 除其他部分外，它还负责我们看到周围事物的能力。

视觉系统： ? 视觉系统由眼睛、视神经以及大脑的几个部分组成，这些部分协同工作以处理视觉细节。 它通过使用通过我们的眼睛到达我们的信息来帮助形成世界的图像。

参考文献

[1] ? De Gelder, B., Tamietto, M., van Boxtel, G., Goebel, R., Sahraie, A. van den Stock, J., et al. 2008. 双侧纹状皮层丧失后的完整导航技能。《当代生物学》。18(24):R1128-9。doi: 10.1016/j.cub.2008.11.002

[2] ? Stoerig, P., 和 Cowey, A. 2007. 盲视。《当代生物学》。17(19):R822-4。doi: 10.1016/j.cub.2007.07.016

[3] ? Sterzer, P., Stein, T., Ludwig, K., Rothkirch, M., 和 Hesselmann, G. 2014. 眼间抑制下视觉信息的神经处理：批判性回顾。《心理学前沿》。5:453。doi: 10.3389/fpsyg.2014.00453

[4] ? Rothkirch, M., Stein, T., Sekutowicz, M., 和 Sterzer, P. 2012. 无意识视觉处理的直接眼动相关性。《当代生物学》。22(13):R514-5。doi: 10.1016/j.cub.2012.04.046

[5] ? Roseboom, W., 和 Arnold, D. H. 2011. 学习伸手抓取“不可见”的视觉输入。《当代生物学》。21(13):R493-4。doi: 10.1016/j.cub.2011.05.036

[6] ? Ludwig, K., Sterzer, P., Kathmann, N., Franz, V. H., 和 Hesselmann, G. 2013. 学习检测但不能抓住被抑制的视觉刺激。《神经心理学》。51(13):2930-8。doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2013.09.035

审阅人

Daren Nerad 是一位 13 岁的七年级学生，来自一个学术家庭（他的祖父是一位神经生理学家，他的母亲拥有电气工程博士学位）。 他喜欢科学、电子游戏、弹吉他，并且是跆拳道黑带一段。 他还是一位低音提琴演奏家、水手、击剑运动员和作家。 他受到祖父的启发进入科学领域。

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