運動感知是人類視覺系統中的一項重要功能,涉及如何根據視覺、前庭和平衡感知信息推斷場景中元素的速度和方向。儘管這一過程對許多觀察者來說似乎是直觀的,但從計算的角度來看,這是一個複雜的問題,並在神經處理上仍有許多未解之謎。許多學科如心理學、神經學、生理學、工程學及計算機科學等,皆對運動感知展開研究。
運動感知的第一階與第二階感知系統之間的聯繫,揭示了人類感知能力的複雜性和魅力。
在對運動的心理學研究中,有一種狀態稱為「運動失認症」(akinetopsia),它會導致患者無法感知運動,生活中看到的世界彷彿是一系列靜態的「幀」。這種現象的研究揭示了人腦中負責運動處理的區域可能對應於靈長類動物的運動處理區。
第一階運動感知是指通過對比、質感及閃爍等因素來感知運動。當兩個刺激交替開啟和關閉時,人們可以產生兩種不同的運動感知。第一種稱為貝塔運動,這一現象形成了電子新聞走馬燈的基礎。然而,當刺激間的空距達到最佳並且切換速率較快時,會出現一種名為「菲現象」的幻覺運動,這種運動在視覺系統中被認為是純粹的運動檢測,且不受形狀線索的干擾。這一現象的怪異之處在於,沒有「純運動」的刺激,因為所有的運動都必然包含某種形式的圖形。
菲現象揭示了視覺系統中的運動檢測機制的深刻複雜性。
有學者提出運動傳感器的模型來描述這一現象,並稱這些感應器為哈森斯坦-雷卡特檢測器。這些檢測器能檢測視網膜上一點亮度的變化,並與鄰近點在短暫延遲後的變化進行關聯。儘管這些模型在運動檢測的準確性上仍有爭議,但它們無疑為理解視覺系統提供了一個重要的視角。
第二階運動則毫無疑問是更為複雜的,因為它是透過對比和質感進行的感知,而不僅僅是依賴光亮度的變化。許多證據顯示,第一階和第二階運動的早期處理由不同的通路完成。第二階運動的時間解析度較低,且在響應的空間頻率範圍上也存在限制。第二階運動在經過動態閃爍刺激的測試中,所產生的運動後效應要弱得多。
第一階與第二階運動的協調能力強調了視覺信息處理的精細程度。
運動整合技術旨在將局部運動信號整合為整體運動感知,但具體如何形成這一過程依然不明。雖然存在一些模型來解釋運動信號的提取與整合,但事實上,這一整合過程卻是視覺系統中的一個挑戰。
人類在感知運動深度方面的能力提升了對三維場景的理解。但在獨眼視覺下,真實世界的速度感知卻往往並不清晰,可被視覺訊息所取代。運動估算問題進一步擴展到雙眼視覺,當考慮到大小和運動感知的處理過程時,這一點尤為複雜。即使如此,人腦依然能夠透過時間上的變化及單眼速度比率等多種線索來確定運動的深度。
視覺系統如何從局部運動重建整體運動感知,依然是一個亟待解答的問題。
在訓練參與者進行運動檢測的實驗中,參與者能夠針對他們所學的方向做出更準確的反應,這種識別能力的提高在訓練結束後的幾個星期內仍然存在。然而,這一現象的效果卻高度特異;例如,當面對不同的運動方向或其他類型的刺激時,並不會出現相應的提升。
總體來看,運動感知的研究表明,第一階運動與第二階運動之間的銜接可能攸關我們的生存能力;無論是在捕食、尋找伴侶還是應對威脅方面,這一能力皆顯得至關重要。隨著研究的深入,運動感知中的這些複雜過程將逐步被解開,並為我們提供更為全面的視覺理解。而在這些科技及生物學的進展中,難道我們能夠更深入地了解運動感知的本質和其在知覺中的重要性呢?