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当一个视力问题的修复导致另一个视力问题

导读 随着年龄的增长,我们的眼睛失去了近距离聚焦的能力。这是一种称为老花眼的病症,它既非常常见,也相对容易修复,配有阅读​​眼镜,双焦点...

随着年龄的增长,我们的眼睛失去了近距离聚焦的能力。这是一种称为老花眼的病症,它既非常常见,也相对容易修复,配有阅读​​眼镜,双焦点镜片或渐进镜片等解决方案。

另一种常见的修正,称为monovision,解决了每只眼睛中不同镜片的问题,一种聚焦在附近,另一种聚焦在远处。为了调整由于佩戴不同镜头而导致的模糊差异,大脑抑制了模糊图像并优先处理更清晰的图像,有效地增强了景深。目前,美国有一千万人使用monovision来矫正他们的老花眼,随着人口老龄化,这个数字很可能会增长。

来自宾夕法尼亚大学和西班牙马德里光学研究所的团队最近发现,单视觉可能会导致对移动物体的距离和3D方向的误解。更重要的是,物体距离越远,移动越快,误解就越大。由Penn神经科学家Johannes Burge领导的研究人员在Current Biology上发表了他们的发现。

“想象一下,你骑在车里,拉到一个十字路口,”伯格说。“一个穿越交通的骑车人正以每小时15英里的速度行驶。如果你计算出来,对深度的误解将大约是9英尺。这是一个大问题 - 那就是一条车道的宽度。”

一般来说,Burge的实验室研究当我们坐在房间里或走在街上时,人类视觉系统如何处理落在眼睛后部的图像。Burge特别感兴趣的是了解什么使人们能够感知运动,深度和模糊。“看起来很简单。我们睁开眼睛看看,”他解释道。“但是就像大多数事情一样,当你在引擎盖下看看它是如何运作时,事实证明它要复杂得多。”

这一新的研究方向与Pulfrich效应密切相关,Pulfrich效应是一种以德国物理学家Carl Pulfrich命名的100年历史感知错觉。要了解这种效果,请想象钟摆从一侧摆动到另一侧。用一只眼睛变暗观察钟摆,通过一副太阳镜,例如一个镜片缺失,钟摆看起来不会左右移动,而是以椭圆形轨迹改变深度。对于具有不同对比度的图像也会产生相同的效果,例如通过一副带有一个模糊镜头的眼镜观察。

这种错觉的发生是因为大脑比较亮(或更具对比度)的图像处理更暗(或更少对比度)的图像毫秒。对于运动图像,处理延迟导致所谓的“神经双眼视差”,意味着眼睛背面的图像的实际位置与视觉系统估计的位置不匹配。类似的原理解释了立体3D电影的工作原理。

眼睛之间的亮度和对比度变化会产生经典的Pulfrich效果。Monovision引起眼睛之间的模糊差异,模糊降低了对比度,因此Burge及其同事假设单视觉也会导致Pulfrich效应。使用称为haploscope的设备 - 基本上是3D电影院的实验室版本 - 他们测量了不同的单视觉校正的效果。令人惊讶的是,参与者经历了反向Pulfrich效应,而不是经典效果。模糊图像处理速度比锐利图像快几毫秒,而不是处理得更慢。

Burge猜测了为什么:“模糊图像不能均匀地改变对比度,”他说。“相反,它会减少精细细节的对比度,而不是粗细节的对比度。”

他举例说明了通过相机镜头观察时会发生什么。“当图像失去焦点时,首先你会失去衬衫和眉毛的细条纹。然后你失去了中等细节。最后,粗糙的细节,”他解释道。“神经科学已经证明,大脑处理细节的细节比粗细节更慢,其他条件相同。因此,我们推断模糊图像的处理速度更快,因为清晰图像中的精细细节使其速度变慢。其他实验表明这种推理是对的。“

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