意圖調控感覺運動意識:來自微小眼動的證據揭示視覺行為的最小尺度機制

《Cognition》:Sensorimotor awareness requires intention: Evidence from minuscule eye movements

【字體: 時間:2025年05月19日 來源:Cognition 2.8

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  本研究通過對比指令性(intended)、非指令性(unintended)和自發性(spontaneous)微眼跳(microsaccades),首次揭示意圖(intention)是感覺運動意識(sensorimotor awareness)的關鍵驅動力。研究人員利用高時間頻率刺激(>60 Hz)結合視網膜重放技術,發現視覺后果(visual consequences)對眼動意識影響有限,而意圖顯著提升微小眼動的覺察敏感性(d’=0.57-0.65 vs. 0.02)。該成果發表于《Cognition》,為理解主動視覺與運動控制的神經機制提供新視角。

  

人類視覺系統通過持續的眼動(如微眼跳)主動探索環境,但這些微小動作通常不被意識察覺。傳統理論認為眼動意識取決于動作幅度或感官反饋,但意圖(intention)的作用長期存疑。德國柏林洪堡大學團隊在《Cognition》發表研究,通過創新性實驗設計揭示:即使是最小的眼動(0.2-1.0 dva),其意識感知也由意圖主導,而非單純依賴感官反饋。

研究采用兩項關鍵實驗:實驗1要求被試執行指令性(intended)或抑制性(unintended)微眼跳,實驗2觀察自發性(spontaneous)眼動。通過高精度眼動追蹤(500 Hz)與視網膜重放技術,研究者精確匹配眼動速度(27.6-57.3 dva/s)與高時間頻率刺激(4 cpd,110.4 Hz),量化視覺敏感性(visual sensitivity)、眼動敏感性(microsaccade sensitivity)和因果歸因(causality assignment)。

3.1 微眼跳的運動控制
指令性微眼跳發生率(38%)顯著高于非指令性(11%),且振幅隨目標距離線性增加(0.2-1.0 dva,p<0.001),證實人類可精確控制微小眼動。自發性眼動參數(振幅0.4 dva,峰值速度40.4 dva/s)更接近非指令性眼動,暗示二者共享神經機制。

3.2 不同眼動類型的參數差異
指令性眼動振幅(0.56±0.10 dva)和峰值速度(57.3±8.8 dva/s)均顯著高于非指令性(0.30±0.06 dva,35.1±6.2 dva/s,p<0.001),但二者敏感性無差異(d’=0.57 vs. 0.65),而自發性眼動幾乎無法被覺察(d’=0.02)。

3.3 眼動期間的視覺敏感性
高時間頻率刺激在眼動匹配條件下可見性顯著提升(d’=3.08 vs. 1.12,p<0.001),但重放條件(replayed)的視覺敏感性略高于生成條件(generated)(2.27 vs. 2.10),反映視頻眼動追蹤可能高估實際速度。

3.4 眼動敏感性
意圖使眼動覺察率提升30倍:指令性和非指令性眼動敏感性(d’=0.57-0.65)遠超自發性眼動(p=0.003)。意外的是,刺激存在反而降低敏感性(d’=0.51 vs. 0.71,p=0.045),暗示視覺反饋可能干擾運動意識。

4.1 意圖的核心作用
研究推翻“眼動意識依賴動作幅度”的傳統觀點,證明意圖可“打開”運動意識閘門。即使違背意圖的動作(如非指令性眼動)也比自發動作更易被覺察,支持眼動連續體理論(oculomotor continuum)。

4.3 感官反饋的局限性
視網膜重放實驗顯示,觀察者無法區分自生眼動與外部重放的視覺后果(p>0.250),且因果歸因正確率僅略高于隨機(certainty=0.39±0.31)。這表明自然視覺中,眼動意識高度依賴預期而非實時反饋。

該研究首次在亞度(sub-degree)尺度證明意圖對感覺運動意識的決定性作用,為臨床眼動障礙(如掃視侵入)的干預提供新靶點。未來需結合經顱磁刺激(TMS)等技術,進一步解析前運動皮層在微眼跳意識中的調控機制。

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