我们的大脑是如何处理大量视觉信息的?

我们的大脑是如何处理大量视觉信息的?


混乱的光影 图片来源:Pixabay

我们的眼睛持续接受着大量视觉信息轰炸,我们周围有数以百万计的形状、颜色和不断变化的运动。对大脑而言,处理这些信息并非易事。一方面,视觉世界因光线、视点等因素的改变而不断变化。另一方面,眨眼以及眼部、头部和身体的经常性运动也使我们的视觉输入不断改变。

要了解这种视觉输入的“嘈杂程度”,你可以把手机放在眼前,在四处走动、看向不同东西时录制一段实况视频。在你获取视觉体验的每一刻,大脑都要处理紧张、凌乱的画面。

然而,我们并不觉得看东西非常耗费精力。我们平常看到的世界不像录像记录的那样,充满晃动与视觉“噪音”,而是一个持续稳定的环境。那么,我们的大脑如何创造出这种稳定的错觉呢?这一信息处理过程吸引科学家探索了几个世纪,也是视觉科学的基本问题之一。

作为时间机器的大脑


大脑 图片来源:Pixabay

我们发现了一种新的机制,它可以解释这种虚假的稳定性。随着时间推移,大脑会自动均衡我们的视觉输入。我们并非分析每一瞬的景象,而是在每时每刻感知过去15秒内看到的平均状态。也就是说,大脑会将接收到的图像变得尽可能相似,让我们感觉身处稳定的环境中。活在“过去”可以解释为什么我们没有注意到随着时间推移而发生的细微变化。

换而言之,大脑就像一台时间机器,锲而不舍地把我们送回过去。它如同一个应用程序,每15秒将我们的视觉输入整合为一个印象,以便我们能正常生活。如果大脑总在实时更新,我们感知到的世界就会是一片混乱,充满光、影和物体移动的不断变化,我们仿佛时刻身处幻觉。

我们尝试说明这种维稳机制是如何工作的。为了测试大脑的这一错觉,我们招募了数百名参与者,并要求他们观看按年龄变化的面部特写镜头。视频中左边的脸在30秒内慢慢衰老,然而,人们很难注意到年龄变化的完整范围。当看到视频的最后,受试者需要回答视频最终人脸对应的年龄,他们几乎一致地报告了15秒前呈现的面部年龄。显然,他们所认为的人脸衰老速度比实际速度要慢。

在观看视频时,我们总是倾向于过去的印象,所以大脑不断地将我们送回刚刚过去的10到15秒(那时视频里呈现的面部更年轻)。由于大脑大约15秒刷新一次,所以人类实际上看到的是过去15秒信息的整合,而非实时的最新图像。因此,这一错觉证明,随时间进行的视觉平滑化有助于稳定感知。

大脑实际上在“拖延”。接连不断地处理接收到的每一个图像对它而言负担过重,而过去可以很好地预测当下,因此大脑停留在过去,重新利用过去的信息。这种方式更高效、快捷,还能降低工作量。

这一想法也得到了其他研究结果的支持。大脑不断使视觉感知偏向于我们过去的视觉体验,这一机制被称为“连续性场”(continuity fields)。有时视觉系统会为了获得周围世界的流畅视觉体验而牺牲准确性。举个例子,在观看电影时,我们不会注意到随时间推移而发生的细微变化,比如演员和他们的特技替身之间的差异。

后果

在处理我们的视觉世界时,这种轻微的滞后既有积极作用,也有消极影响。它能有效防止我们每天遭受视觉信息轰炸,但当我们需要绝对精确的视觉信息时,也会让我们有面临生死攸关的风险。


放射科阅片 图片来源:unsplash

例如,放射科医生分批检查数百张图像,一张接一张地看到一些相关的图像。查看X光片时,临床医生通常需要识别所有异常,然后将其分类。研究人员已经发现,在这项视觉搜索和识别任务中,放射科医生的决定不仅基于眼前的图像,还受到他们之前看到图像的影响,这可能给患者带来严重后果。

视觉系统的更新迟滞会让我们对即时的变化视而不见,因为它抓住我们的第一印象,并把我们拉向过去。但最重要的是,连续性场让我们得以体验一个稳定的世界。同样要知道,我们每天做出的判断并非完全基于现在,而是很大程度上取决于在过去所看到的东西。

撰文:Mauro Manassi、David Whitney

翻译:庄嘉婧

审校:安君

引进来源:theconversation

本文来自:中国数字科技馆