Автор: доктор Приом Бозе, доктор философии 31 августа 2026 г.
Рецензент: Лорен Хардакер
Быстрые движения глаз не просто перемещают наш взгляд: эксперименты показывают, что расстояние, на которое перемещаются глаза, может влиять на то, какие детали сцены становятся наиболее заметными.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications , изучался вопрос о том, действует ли амплитуда саккады — расстояние, которое проходит глаз при быстром смещении взгляда, — как визуальный фильтр, изменяющий относительную видимость крупных и мелких пространственных деталей, тем самым активно формируя восприятие человека, а не просто определяя выбор местоположения.
Динамическое кодирование пространственной информации в зрительном восприятии
Сенсорные системы проявляют повышенную чувствительность к вариативности входных данных, используя эти колебания для формирования сенсорных репрезентаций. Изменения в сенсорной информации дают важные сведения о движении объектов и их пространственной структуре. Примечательно, что даже неподвижные объекты вызывают динамические сенсорные сигналы во время движения организма, что способствует точной локализации и оценке формы.
Пространственная информация, возникающая в результате движения самого человека, влияет на восприятие во всех сенсорных модальностях. В зрительном восприятии, несмотря на то, что пространственные координаты по своей сути отображаются на сетчатке, временные модуляции, возникающие при движениях глаз или головы, в основном изучались в контексте восприятия глубины. Тем не менее высокая чувствительность зрительной системы к изменениям входных данных в сочетании с непрерывными микродвижениями глаз даже во время фиксации взгляда указывает на то, что динамическое кодирование входных данных является ключевым механизмом зрительной обработки.
Дрейф глазных яблок преобразует статичную визуальную сцену в пространственно-временной поток яркости, предоставляя пространственную информацию с высоким разрешением в диапазоне временных частот, соответствующих пиковой чувствительности нейронов. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что зрительная система использует эти колебания для кодирования мелких пространственных деталей, о чем говорит ухудшение распознавания паттернов при устранении фиксационного движения, а также наблюдаемая связь между фиксационными модуляциями и зрительной чувствительностью.
Несмотря на то, что исследования в основном сосредоточены на дрейфе глаз, другие движения глаз также могут быть связаны с динамическим пространственно-временным кодированием. Более низкие пространственные частоты передают общие очертания и грубую структуру, в то время как более высокие пространственные частоты несут в себе более мелкие визуальные детали. Саккады, характеризующиеся большими и быстрыми смещениями изображения на сетчатке, вызывают существенные изменения входных данных на низких пространственных частотах, тем самым повышая чувствительность в этом диапазоне по сравнению с дрейфом глаз.
Динамика обработки от грубых к точным движениям, наблюдаемая во время цикла саккады и дрейфа, указывает на то, что зрительная система интегрирует пространственную информацию, полученную как от саккад, так и от дрейфа глаз. Тем не менее сохраняется важный пробел в исследованиях: точное влияние амплитуды саккады на пространственно-частотный профиль постсаккадической зрительной чувствительности остается неизученным.
Изучение роли амплитуды саккад в зрительном восприятии
В текущем исследовании приняли участие 21 человек (12 мужчин, 9 женщин; возраст 19–36 лет), из которых 12 (7 мужчин, 5 женщин) участвовали в экспериментах, описанных в исследовании. Из них 9 (5 мужчин, 4 женщины) выполняли задание на саккады по инструкции (саккады на 1° и 6°), а 6 также участвовали в эксперименте с амплитудой 0,4°. К эксперименту с гибридными изображениями присоединились пять человек (4 мужчины, 1 женщина; в возрасте от 25 до 32 лет), в том числе двое из основной группы. Четверо из них также приняли участие в экспериментах с имитацией саккад и широкополосными стимулами. Дополнительные данные о движении глаз девяти наблюдателей (в возрасте от 21 до 31 года), собранные ранее во время свободного просмотра природных сцен, были использованы для спектрального анализа и в качестве эталона. У всех участников была острота зрения 20/20 или выше без коррекции.
В основных экспериментах участники рассматривали две наложенных друг на друга решетки с разной ориентацией, одна из которых служила неподвижным эталоном, а другая — пробным изображением с более низкой или более высокой пространственной частотой. В некоторых сеансах эти решетки заменялись ориентированными шумовыми паттернами или гибридными изображениями, на которых человеческие лица и мультяшные персонажи сочетались с разными пространственными частотами. Движения правого глаза регистрировались с частотой 1 кГц с помощью айтрекера Dual Purkinje Image, а стабилизация головы обеспечивала точность измерений.
Каждый сеанс длился около часа и состоял из блоков по 100 испытаний. Для точной локализации взгляда при калибровке использовалась двухэтапная процедура. Испытания начинались с фиксации взгляда, за которой следовала ступенчатая регулировка контрастности и сигнал к саккадическому движению глаз, амплитуда и направление которого варьировались в зависимости от эксперимента. Собирались данные о движениях глаз и видимости стимулов. В экспериментах с имитацией саккады решетки перемещались по экрану в соответствии с предварительно записанными траекториями саккады, что позволяло отделить вклад движения изображения на сетчатке от экстраретинальных сигналов, связанных с саккадой.
Амплитуда саккады определяет пространственно-частотную зрительную чувствительность
Амплитуда саккады сильно влияла на зрительную чувствительность в зависимости от пространственной частоты, модулируя переходные изменения яркости, вызванные саккадой. Саккады, или быстрые движения глаз, вызывали модуляцию яркости, определяемую пространственной частотой стимула и амплитудой саккады. Примечательно, что амплитуда саккады обеспечивала отдельную и дополнительную форму отбора, эффективно фильтруя визуальную информацию по пространственной частоте в дополнение к отбору по расположению.
Результаты показали, что более крупные саккады вызывают более сильную модуляцию яркости в амплитудно-зависимой полосе низких пространственных частот, тем самым повышая видимость объектов с низкой пространственной частотой по сравнению с саккадами меньшего размера. Это явление было устойчивым у всех участников и во всех экспериментальных условиях, воспроизводилось при имитации саккадического движения и не зависело от незначительных различий во времени реакции на саккаду или ее направлении.
В соответствии с этим анализом сигналов сетчатки, перцептивные измерения показали, что уменьшение амплитуды саккады снижает постсаккадическую зрительную чувствительность в диапазоне низких пространственных частот, зависящем от амплитуды. Даже небольшие изменения в размере саккады существенно влияют на видимость.
В экспериментах с принудительным выбором участники оценивали видимость двух наложенных друг на друга решеток после совершения саккад разной амплитуды. Результаты показали, что более крупные саккады избирательно улучшают видимость решеток с более низкой пространственной частотой: после саккад на 6° контрастная чувствительность в среднем повышалась на 37% по сравнению с саккадами на 1°. Этот результат также распространялся на более сложные лабораторные условия, включая широкополосные стимулы, непредсказуемо меняющиеся амплитуды и направления саккад, а также натуралистичные гибридные изображения, где при более крупных саккадах предпочтение отдавалось низкочастотному компоненту, что соответствует более грубому первоначальному представлению сцены.
Экспериментальные результаты показали, что при более высокой пространственной частоте пробной решетки саккады на 1° и 6° практически не влияли на видимость. Эти результаты подтверждают мнение о том, что кинематические характеристики саккад, зависящие от их амплитуды, преобразуют визуальный мир в пространственно-временной поток, а видимость после саккады в точности соответствует теоретическим предсказаниям, основанным на пространственной информации, передаваемой саккадами в пределах временной полосы чувствительности сетчатки.
Эксперименты с очень малыми саккадами (0,4°) выявили дополнительную закономерность: саккада на 0,4° повышала видимость зонда с более высокой пространственной частотой по сравнению с саккадами на 1° и 6°, при этом видимость зонда с более низкой пространственной частотой была такой же, как при саккаде на 1°. В совокупности эти результаты показали, что перцептивные эффекты саккады зависят от взаимодействия между амплитудой саккады и пространственной частотой стимула.
Даже небольшие изменения амплитуды движения глаз оказывали существенное влияние на зрительное восприятие, подтверждая вывод о том, что саккады не только направляют выбор по местоположению, но и фильтруют визуальную информацию по масштабу, активно формируя зрительный опыт.
Выводы
Саккады не только выбирают визуальную информацию по местоположению, но и фильтруют ее по пространственной частоте, активно формируя зрительное восприятие. Даже небольшие изменения в размере саккад могут существенно повлиять на зрительную чувствительность, что подчеркивает важнейшую роль динамики движения глаз в зрительной обработке.
В экспериментах участвовали относительно небольшие группы испытуемых, и они проводились в основном в строго контролируемых лабораторных условиях, хотя наблюдаемые эффекты были одинаковыми у всех испытуемых и распространялись на более сложные стимулы и условия просмотра.
В будущих исследованиях следует выяснить, способствует ли амплитудно-зависимая фильтрация подавлению саккад или влияет на планирование саккад в естественных условиях просмотра. Полученные результаты также позволяют предположить, что изменение динамики саккад может быть связано с различиями в обработке зрительной информации в условиях, связанных с аномальными движениями глаз, хотя для проверки этих гипотез необходимы специальные исследования.
Ссылка на журнал:
Li, Y. H., Cox, M. A., Victor, J. D., & Rucci, M. (2026). То, что мы видим, зависит от того, насколько далеко переместился наш взгляд. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-76503-6, https://www.nature.com/articles/s41467-026-76503-6
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся