A1.22.1Saccade研究

扫视是快速跳跃式眼动,用于切换注视点

别名: 眼跳 · 眼动类型 · oculomotor classification

概念解释

人眼为了把中央凹这个高分辨率区域对准感兴趣的目标,会产生几类性质不同的运动,统称眼动(eye movements)。大体可以分成:把视线快速切换到新目标点的扫视(saccade);持续跟随一个运动目标的平滑追踪(smooth pursuit);头部转动时反向补偿以稳定图像的前庭眼反射(vestibulo-ocular reflex, VOR);让双眼视轴对齐同一深度目标的辐辏运动(vergence movement)。扫视是其中出现频率最高、也最广为人知的一种:视线从一点跳到另一点几乎不经过中间路径的连续位移,而是以弹射式的方式直接落到新的注视点上,人清醒时一天要产生数以万计次这样的跳跃。

机制

这几类眼动之所以被归为不同类型,是因为各自由不同的驱动信号和神经通路支配:扫视由脑干的爆发式神经元驱动,一旦触发就按预先编程好的弹道式(ballistic)方式执行,中途基本不接受视觉反馈修正;平滑追踪需要一个连续运动的视觉目标持续提供速度信号来驱动眼球连续跟随;前庭眼反射由内耳前庭器官感受头部转动直接驱动补偿性反向转动,完全不依赖视觉输入;辐辏运动由双眼视差或调焦信号驱动,使双眼各自向内或向外转动以对齐同一深度目标。这几类运动的驱动通路相互独立,因此可以同时叠加发生——比如头部转动的同时做一次扫视——只是共用同一双眼球作为最终执行器。

怎么研究

眼动追踪数据处理的第一步通常是把连续记录到的眼球位置轨迹分类到不同的眼动类型里,才能进行后续分析——常见做法是基于速度阈值的分类算法(velocity-based classifier):把速度超过某个经验阈值(通常在每秒数十度量级)的片段标记为扫视,速度较低但持续朝一个方向移动的片段标记为平滑追踪,速度极低且基本静止的片段标记为注视。这类分类算法本身的准确性会直接影响后续所有基于眼动数据的结论,是眼动研究方法学文献里反复被检验和比较的对象。常见自变量是采样率与分类算法的速度/加速度阈值设置;常见因变量是各类眼动片段的检出准确率与错分率。

边界

速度阈值分类法对眼动仪的采样率敏感——采样率过低时,快速的扫视可能因欠采样而被误判为若干个平滑运动的采样点,需要根据具体设备的采样率重新调整分类参数;在某一采样率下调好的阈值不能直接套用到采样率不同的另一台设备上。

延伸

  • 同组A1.22.2 平滑追踪跟随连续运动目标,需要目标本身在动 · A1.22.3 前庭眼反射在头动时反向转动眼球以稳定视网膜图像 · A1.22.4 辐辏运动使双眼分别转向以对齐视轴
  • 相邻A1.01 视野范围与有效视区 · A5.04 变化盲视
  • 站内检索saccade · eye movement classification · velocity-based classifier · oculomotor system

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