本文发表于《大众科学》的前博客网络,并反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
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编者注:本文的部分内容首次出现在一篇新闻稿中,该新闻稿是关于我们来自 Barrow 神经病学研究所的研究文章。
我位于 Barrow 神经病学研究所的实验室最近发表了一项新研究,题为“从探索到注视的眼动连续统一体”,该研究已发表在《美国国家科学院院报》第 110 卷第 15 期中,现在可以在线查看和打印。
这项研究表明,我们探索世界的方式与之前认为的不同,它增进了我们对如何与周围环境互动并从中获取关键信息的理解。 该研究是与 Jorge Otero-Millan、Rachel Langston 和 Stephen Macknik(也在 Barrow)合作进行的。
以前,科学家们认为我们以两种主要不同的模式从世界中采样视觉信息:探索和注视。 也就是说,我们过去认为我们会进行大的眼球运动来搜索感兴趣的物体,然后固定视线以高细节地观察它们,但我们现在知道这不太正确。
事实是,即使在视觉注视期间,我们也会使用眼球运动来扫描视觉细节——就像我们使用大的眼球运动来探索视觉场景一样,只是规模不同。 这意味着探索和注视是眼动扫描连续统一体的两个端点。

探索和注视是眼球运动连续统一体的两个极端,它取决于图像大小,这个概念在此处用相同自然图像的缩小尺寸来说明,这些图像共享一个共同的眼球扫描路径。 蝴蝶图像来自麦吉尔校准色彩图像数据库。 构图由 Jorge Otero-Millan 提供。
当研究人员使用高速眼动追踪技术测量受试者的眼球运动时,他们观看了自然图像。 图像的大小范围可以从巨大的——在 Barrow 神经病学研究所 Eller 远程呈现套件中独特的 4 米宽视频监视器阵列上呈现,通常用于 Barrow 的外科医生协作进行世界各地其他地点的脑外科手术时——到微小的——只有您拇指指甲宽度的一半(在手臂伸直的长度处)。 在所有情况下,研究人员都发现受试者的眼睛以相同的总体策略扫描场景,沿着动态变化的平滑连续统一体进行。
无论视觉场景是巨大还是微小,甚至当受试者固定视线时,眼球运动的特征都没有突变。 这意味着当我们探索和注视时,大脑以相同的方式控制眼球运动。
科学家们研究大脑如何控制眼球运动已超过 100 年,而我们的研究挑战的观点——即注视和探索从根本上是不同的行为——一直是该领域的核心。 我们希望我们的发现能够影响未来的研究,并将重点放在影响眼动行为的神经系统疾病的研究上。
Jorge Otero-Millan、Stephen L. Macknik、Rachel E. Langston 和 Susana Martinez-Conde。 从探索到注视的眼动连续统一体。《美国国家科学院院报》 2013 年;提前印刷于 2013 年 3 月 26 日发布,doi:10.1073/pnas.1222715110