人類行走時視覺感知也有節奏?悉尼大學通過VR技術驗證

【環球網報道】當你走在街上時,是不是覺得實時看到了周圍的人與事物,沒有絲毫的延誤?這是我們大多數人的本體感覺。近日,悉尼大學的神經學家們通過一項最新研究卻告訴我們,這是一種錯覺!其實,當我們行走時,大腦以有節奏的方式處理視覺,敏感度的上升和下降與腳步的節奏相對應,在這一過程中,我們的視覺並不是每一刻都那麼敏銳,反應也會相應變慢。

這項研究成果近期發表在《自然通訊》上,由悉尼大學心理學院的馬修·戴維森(Matthew Davidson) 博士與他的同事大衛·阿萊斯(David Alais)教授、弗蘭斯·韋斯特拉騰(Frans Verstraten)教授共同完成。

神經學家們利用VR技術,跟蹤45名受試者在虛擬環境中沿着10米小路來回行走,在每次約持續9秒的步行期間,受試者需要對0到8種隨機視覺刺激做出反應,在這個過程中,研究人員會跟蹤他們的眼睛和頭部的運動,以及步態和步行信息。最終,在38名數據合格的受試者中,有83%的受試者對腳步的感知力有所下降。

通過對步行過程中的視覺感知進行精細、連續的採樣,讓神經學家們首次認識到人們的視覺感知變化與行走時的腳步節奏之間的聯繫。“這項研究揭示了人類感知和運動之間以前未知的關係。藉助 VR 技術,我們發現我們的視力每一步都會經歷一個好階段和一個壞階段。”該項研究的主要負責人馬修·戴維森(Matthew Davidson)博士表示。“視覺大腦通過類似頻閃的方式感知和理解環境,我們覺得毫無延誤地看到了外面的世界,但其實這種無縫視覺流是具有欺騙性的,因爲我們的感知會定期採集外界樣本,然後將它們拼接在一起,以創造我們的無縫體驗。這有點像鴨子在池塘裏游泳,表面上看起來它們在非常平穩地遊動,但其實水下隱藏着大量的划行動作。”

“這項研究的重要新發現在於,人們在行走時,大腦因對外界採樣而發生的振盪會減慢,以匹配步數週期。“阿萊斯教授表示。”也就是說,我們每秒大約走兩步,並且通常保持這個節奏。視覺靈敏度的振盪也以每秒大約兩個週期發生,並且被鎖定到步數週期。在一些受試者中,這些有節奏的振盪以每秒四個週期的速度發生,同樣被鎖定在步數週期上。”阿萊斯教授說。

但研究人員也表示,目前尚不清楚爲什麼我們大腦的感知過程與腳步節奏如此密切相關。“一個可能的解釋是,當你的腳落地並計劃下一步時,視覺變得次要於運動控制。 一旦你進入腳步之間的搖擺階段,大腦就會重新優先考慮對外界的感知採樣,從而創造出一種與你的步速相協調的持續感知節奏。”阿萊斯教授說。

不過,這項視覺感知變化的新發現對於理解人類行爲,以及我們如何與環境互動並做出決策具有重要意義。研究小組還將在進一步研究跟進更多問題,比如當我們行走時,聲音和觸覺的感知是否也會發生變化? 神經活動如何發生變化等。

“這項研究將有助於我們進一步探究和解決很多問題,比如隨着年齡的增長,平衡和協調方面會出現困難,那麼老年人的感知波動是否會更加明顯?”戴維森博士表示。“當然,這也會讓人們看到很多令人興奮的可能性,比如我們是否可以使用 VR 耳機開發廉價且簡單的診斷測試,或者利用這些信息來開發針對神經肌肉疾病或某些精神疾病早期發作的測試,這些疾病可能會表現爲步態異常。”他認爲,這項研究還可能有利於推進運動科學的進展,看看新發現是否可以應用於優化運動員的決策和反應時間。



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