運動知覺是一項複雜的過程,我們的腦中如何根據視覺、前庭和本體感覺的輸入來推斷場景中的物體速度和方向,這通常看似簡單,卻從計算的角度來看卻是個不小的挑戰。
根據心理學、神經科學、工程學及計算機科學等多個學科的研究,運動知覺已經成為一個五光十色的研究領域。
運動知覺的研究顯示,無法察覺運動的情況被稱為「無動覺症」(akinetopsia),這通常是因為大腦中的運動處理區域V5受損。
許多神經心理學的研究都顯示,這些無法察覺運動的患者,往往是以靜態的「幀」來看待周圍的世界,而該區域在靈長類動物中被認為是負責運動處理的關鍵區域。
當兩個或多個刺激交替開關時,會產生兩種不同的運動知覺。這一現象稱為β運動,它的例子可以見於電子新聞走馬燈顯示器。然而,在更快的交替頻率下,一種虛幻的「物體」會在刺激之間插入,這被稱作「phi現象」。
這一現象被認為是「純」運動探測的示例,因為它不受形狀線索的污染,儘管這一描述在根本上是一種悖論,因為創造這樣的運動而沒有形狀知覺是不可能的。
phi現象因此被稱為「第一階段」運動知覺。Werner E. Reichardt 和 Bernard Hassenstein 而設計的「運動傳感器」模型,被認為能夠檢測視網膜上亮度變化的運動。
除了第一階段,第二階段運動指的是由對比、質地或閃爍等因素定義的運動輪廓,而不會導致亮度或運動能量的增加。證據表明,第一和第二階段運動的處理是透過不同的神經通路完成的。
第二階段的機制通常具有較差的時間解析度並對高頻率的空間頻率反應較弱。
一旦腦內提取了運動信號,必須對這些局部運動信號進行整合,形成一個全局的移動物體或表面之視覺。這一過程的具體細節尚不明確,不過這一概念的理論背景卻引發了廣泛的關注與討論。
大腦如何在深度上捕捉運動,依賴於各種線索,包括單眼速度比率及其他形式的運動深度感知。研究指出,「雙眼速度差異」及「隨時間變化的視差」這些線索在運動深度的感知中扮演著重要角色。
隨著訓練的進行,參與者對於運動的檢測和辨識能力有所提高,並且這種提升在長期記憶中會持續存在。然而,這種知覺學習通通常高度具體,對於其他類型的刺激並不具增強效應。
認知地圖是一種精神代表,用於幫助個體獲取、編碼、存儲和回憶其空間環境中相對位置及屬性的資訊。這項工作的核心是處理空間的信息,幫助我們理解運動及位置的相對關係。
進一步的研究揭示了視覺運動如何在生物體內被感知,並且如何通過神經元獲得加工。這一過程主要涉及到視網膜的神經元,這些神經元在高層次的大腦進行更高級的處理。
方向選擇性細胞指的就是能夠對視覺刺激的方向做出不同反應的神經元。這些細胞的研究揭示了它們對於偏好方向與無效方向之間的差異。
了解運動知覺不僅僅是科學上的探索,它影響著我們日常生活中的每一個步驟。最終,那些神經機制的運作方式,又如何驅動我們對於運動的反應與理解,讓我們更能體會這個複雜而微妙的世界呢?