解密視錯覺 | 特克斯勒消逝效應

文 / @東華君

前言：解密視錯覺的第4篇，我們來聊聊特克斯勒消逝效應。這是一類非常酷炫的視錯覺，因為它會讓我們眼前的東西憑空消失。那麼，我們該如何解釋特克斯勒消逝效應呢？它背後有怎樣的神經生物學基礎呢？

首先，盯著下圖中間的某處10-20秒，你會發現什麼？（PS.建議在電腦上觀看題圖和圖1，手機上看的話，效果較差）

圖1.一張會消失的圖

一、什麼是特克斯勒消逝效應

特克斯勒消逝效應（ Troxler』s Effect），是瑞士物理學家特克斯勒1804年發現的，即當一個人的目光聚焦在某個固定點上20秒或者更長時間之後，在該固定點周圍，也就是在觀察者余光中的其他視覺刺激源將會在觀察者的視野中慢慢淡化直至最後消失。外圍視覺刺激源外觀上越小、對比度越低、邊緣越模糊，或是離中心固定點越遠，就越能增強特克斯勒消逝的視覺效果。

二、產生的原因

特克斯勒消逝效應是一種生活中較常見的現象，是神經適應性（adaptation）的表現。神經適應性是指人的感覺系統對外界的持續刺激不是恆定不變的，而是有一種適應刺激的過程（詳見前文：人人都能製作視覺遺像圖）。因為神經系統每天工作繁忙，不僅要實時監控生理指標，指揮人體內外部運動，還要從各種感覺那裡收集海量信息加以分析，如果完全不加篩選可能就累垮了。這種適應性使得神經系統可以忽略某些不重要的信息，比如這種持續不變的刺激，進而使人可以更好的應對環境中不斷變化的信息。

這種效應同樣也適用於視覺以外的其他類型的感覺，比如觸覺。我們能很容易的驗證這一點：將一個小紙片放到前臂內側。一開始我們能感覺到它的存在，但是數秒鐘之後，這種感覺就會消失。這時候，只要我們輕輕的移動紙片就可以再次感覺到它了。

三、背後的生物學基礎

說實話，我當初看到這種視錯覺的時候大吃一驚，覺得人類的視覺系統好神奇。等我學習了神經生物學，明白了其中的神經機制之後更是覺得不可思議。這裡簡單談談兩點這種視錯覺背後的故事：

1、微眼跳拯救了我們的視覺

這個效應這麼顯著，為什麼我們在生活中不會察覺？原因很簡單，首先，我們平常看到一般都是清晰、高對比度的畫面，這種情況下特克斯勒消逝效應並不明顯。其次，更重要的是，因為我們的眼睛總是在動，這能不斷地刷新感光細胞所接觸到的視覺刺激，避免它們因為持續接收相同的刺激而引起神經適應性。

事實上，我們的兩隻眼睛除受到大腦額葉的控制同時運動指向同一方向（即所謂的快速掃視，saccade），即便是一直盯著某處的時候，我們的眼睛也是會發生無意識的細微運動的，這被稱為微眼跳（microsaccade）。在成人，微眼跳造成眼睛的移動角度小於0.2°。微眼跳在維持視覺景象、防止視覺消失上發揮著重要作用：它能夠刷新我們視網膜上的圖像，部分抵消神經適應性，使圖象清晰。有不少研究表明，如果眼睛的運動被完全抑制的話（例如，使用視網膜穩定技術），即便我們看到的是清晰、高對比度的圖像，同樣也會漸漸地消失在眼前[1]。

圖2. 你以為眼睛不動了，其實它還在做「微眼跳」[2]。左）在45秒的自由視覺探索期間，單隻眼睛的視線位置跡線。右）其中的10秒注視期間的眼動情況。註：藍線為眼睛的掃視，紅線為微眼跳。

多虧了微眼跳，不然只要你盯著男/女朋友看，人家就會慢慢的變得不見了，想想都可怕！

寫到這裡，我忽然好好奇，魚類、章魚等較低等的物種的眼睛是否也有微眼跳呢？如果沒有的話，那他們一直盯著我們看的時候可能是看不清我們的啊！

2、為什麼是以從周邊到中央的方式進行的

原因至少有3點：

1. 我們的注意力（attention）通常都是維持在視野中心，這導致我們容易忽視視野周邊的信息。
2. 周邊視網膜中的感光細胞（視錐和視桿細胞）的密度較低，導致我們眼睛對視野周邊的刺激的分辨能力較弱，進而容易導致感知的丟失。
3. 視感受單位由感光細胞和神經節細胞組成，是視覺的基本功能和結構單位。周邊視網膜中的視感受單位的感受野（即感受的視野區域）更大。所以，越是周邊的感光細胞因為微眼跳而引起的視野內的圖像的變化就越弱，因此對神經適應性的抵消作用就越弱。

所以這種消失首先從周邊開始。

圖3. 視網膜結構的區域差異[3]。(a) 越往外周，總的感光細胞越少，感光能力越弱。（b）在中央凹，感光細胞和神經節細胞均為一對一聯繫；在周邊視網膜，多個感光細胞將信息傳遞給同一個神經節細胞。因此，外周的視感受單位的感受野更大。（c、d）感光細胞的分布形式。（詳見前文：都是視網膜惹的禍）

參考文獻：

1. Ditchburn, R.W. and B.L. Ginsborg, Vision with a stabilized retinal image. Nature, 1952. 170(4314): p. 36-7.

2. Martinez-Conde, S., J. Otero-Millan, and S.L. Macknik, The impact of microsaccades on vision: towards a unified theory of saccadic function. Nat Rev Neurosci, 2013. 14(2): p. 83-96.

3. Bear, M.F., B.W. Connors, and M.A. Paradiso, Neurosciences: exploring the brain. 2016: Wolters Kluwer.

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