運動的雙重性:為何同一個刺激能帶來兩種不同的運動感知?

運動感知是指根據視覺、前庭和本體感覺輸入推斷場景中元素的速度和方向的過程。儘管對於大多數觀察者來說,這個過程似乎顯而易見,但從計算和神經處理的角度來看,這個問題卻相當困難。許多學科,包括心理學、神經學、神經生理學、工程學和計算機科學,都對運動感知進行了深入研究。

神經心理學

對運動的無法感知稱為運動失認(akinetopsia),這可能是由於大腦外層皮質的V5區域損傷所引起。對於一個無法感知運動的患者的神經心理學研究顯示,人類的視覺區域V5與非人類靈長類動物的運動處理區域V5/MT是同源的。

第一類運動感知

當兩個或多個刺激交替開關時,可以產生兩種不同的運動感知。第一種被稱為β運動,它以黃色小球的圖形為例,構成電子新聞標籤顯示的基礎。然而,在更快的交替速率下,當刺激之間的距離最佳時,會出現傳送物體的幻覺,該物體與背景顏色匹配,似乎在刺激之間移動,交替遮擋它們。這一現象稱為φ現象,通常被描述為“純”運動檢測的例子,與形狀提示無關。儘管如此,這一描述在某種程度上是矛盾的,因為創造這種沒有圖形感知的運動是不可能的。

φ現象被稱為“第一類運動感知”。

第二類運動感知

第二類運動是指移動輪廓是由對比、質地、閃爍或其他質量定義的,而這些質量的變化並不會在刺激的傅里葉頻譜中引起亮度或運動能量的增加。早期的證據表明,第一類和第二類運動的早期處理是由不同路徑進行的。對第二類運動的反應通常較差,並且在空間頻率響應範圍內呈低通特徵。

運動整合

有些人推測,在從網膜圖像中提取假設的運動信號(第一類或第二類)之後,視覺系統必須將各個局部運動信號整合到視覺場的各個部分,形成代表移動物體和表面的二維或全域表示。進一步的處理還需要檢測場景中存在的連貫運動,這種能力通常通過運動一致性判斷任務來測試。

運動在深度中的感知

如同視覺的其他方面一樣,觀察者的視覺輸入通常不足以確定刺激源的真實特徵,在這個情況下,即它們在真實世界中的速度。單眼視覺提供的將是三維場景的二維投影。二維圖像中存在的運動線索通常不足以重建三維場景中存在的運動。事實上,許多三維場景可以與單一的二維投影相容。

運動的認知地圖

認知地圖是一種心理表徵,幫助個體獲取、編碼、存儲、回憶和解碼有關其空間環境中的相對位置和現象屬性的資訊。大鼠的地方細胞與其他類型的神經元一起工作,執行這類空間處理,但它們在海馬體中的作用仍在研究中。

神經生理學

利用視覺感知運動對於發現潛在配偶、獵物或掠食者至關重要,因此在許多不同物種的脊椎動物和無脊椎動物的視覺中都能找到這一過程。運動感知的方向選擇單位的研究始於1959年大衛·胡貝爾和托爾斯滕·維塞爾在貓腦皮層中的發現。

結論

運動感知的研究不僅是理解我們如何感知世界的重要一環,還揭示了視覺系統的高度復雜性。這些探討幫助我們更深入了解人類和動物在複雜環境中如何迅速適應和反應。面對相同的視覺刺激,為何不同的生物能感知出不同的運動方向和速度呢?

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