为什么我们的眼睛总是能保持同步转动?
簡而言之,我們的雙眼之所以能保持完美的同步性,要歸功于神經(jīng)元和肌肉之間不斷提高的聯(lián)動能力。
和大多數(shù)動物一樣,人類擁有兩只眼睛。這樣的配置有兩個很好的理由。約翰斯·霍普金斯大學(xué)的眼科學(xué)教授大衛(wèi)·蓋頓(David Guyton)說:“首先是有了備用的眼睛,以防發(fā)生事故。其次是所謂的深度知覺,這是一種可以幫助我們捕獵的演化特征。”所謂深度知覺,亦稱立體知覺或距離直覺,是指人對物體遠近距離的直覺。然而,如果兩只眼睛不能完美地同步運動,就會導(dǎo)致復(fù)視,即把一個物體看成兩個物體的視功能障礙。那么,身體是如何確保我們的雙眼總是一起轉(zhuǎn)動的呢?
大腦利用一個反饋系統(tǒng)來精細地調(diào)整控制眼睛的肌肉長度,從而防止復(fù)視。蓋頓表示,這一系統(tǒng)能產(chǎn)生非常精確的眼球運動。根據(jù)《加拿大醫(yī)學(xué)協(xié)會雜志》(Canadian Medical Association Journal)2005年的一篇評論,我們的每只眼睛都有6塊肌肉控制其不同方向的運動,而且兩只眼睛的每一塊肌肉都必須同時被觸發(fā),才能協(xié)調(diào)一致地運動。“你可以想象一下,這真的非常令人驚奇,”蓋頓說,“大腦具有一個組織非常良好的神經(jīng)系統(tǒng)。隨著時間的推移,大腦學(xué)會了應(yīng)該對12塊肌肉發(fā)出多少刺激,使雙眼能夠看向想要的注視方向。”
這不是天生的,而是后天獲得的能力。“嬰兒通常在三到四個月內(nèi)就能掌握,”蓋頓說,“大多數(shù)人會一直保持到80多歲。不過隨著時間的推移,我們會因為衰老而慢慢喪失這種能力。”
當(dāng)肌肉之間稍微變得不同步時,反饋學(xué)習(xí)回路就開始發(fā)揮作用。這種情況在人的一生中會不時發(fā)生,導(dǎo)致輕微的復(fù)視。有時這是因為某只眼睛的一塊肌肉比另一只眼睛相應(yīng)的肌肉稍長。蓋頓表示,這也許只是因為眼肌速度的差異。這些奇怪的視覺感知通常是非常溫和的,人們甚至不會有意識地注意到它們,但大腦會注意到這些看似微不足道的差異,并試圖進行糾正。“在不到一秒的時間內(nèi),大腦會讓眼睛反向移動,重新調(diào)整它們,”蓋頓說,“如果它們繼續(xù)朝同一個方向移動,則它們之間的相對位置就不會改變,因此也就繼續(xù)處于不同步的狀態(tài)。”
在重新調(diào)整的過程中,大腦使用自身收集的數(shù)據(jù)來微調(diào)控制眼球運動的肌肉的靜止長度。例如,大腦可能意識到其中一塊肌肉比相應(yīng)的另一塊肌肉長得更快,此時“大腦會自動繪制一張地圖,然后用它來改變肌肉的長度,以緩解錯位,這種情況會持續(xù)數(shù)周到數(shù)月,”蓋頓說道。至于身體是如何將這張大腦地圖轉(zhuǎn)化為肌肉變化的,目前還不清楚。
目前我們已知的是,大腦通過這個反饋過程一直保持警惕,不斷完善著眼球的運動。事實上,這些肌肉的長度調(diào)整得如此頻繁,以至于它們中的大部分蛋白質(zhì)都形成不到一個月。“眼肌中蛋白質(zhì)的半衰期只有10到15天,因此肌肉一直在更新?lián)Q代,”蓋頓解釋道。
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總結(jié)
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