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為何不能左右眼各看一本書?雙眼之間視覺意識的平衡

德拉·波爾塔(Giambattista della Porta) source:Wikipedia

我們今天所熟知的義大利版圖中長統靴的下半部、義大利半島的南部,在歷史上有一段時期,其實是所謂的那不勒斯王國。十六世紀時,那不勒斯有位博學家德拉·波爾塔(Giambattista della Porta),舉凡天文學、數學、天氣學、煉金術、神秘的自然現象等主題他都略知一二。

為了能更有效率地吸收更多知識,這位大哥想到了一個妙招:同時讓兩隻眼睛各看一本書1。既然平常都用兩隻眼睛來閱讀,如果左眼在看一本書的同時讓右眼看另一本書,不就可以省下一半的閱讀時間嗎?!

德拉·波爾塔可不是嘴巴上說說而已,他還真的付諸行動拿了兩本書分別放到自己的兩隻眼睛前試了起來。結果他很驚訝地發現這招根本行不通,雖然兩眼明明同時在看書,但他本人一次只能「讀到」其中一本書的內容,一下子是左眼那一本,一下子又變成右眼那一本,無法同時讀到兩本書的內容。

這個現象正是所謂的雙眼競爭(Binocular rivalry)。絕大部分的日常生活當中,我們的左右兩隻眼睛各自看到的畫面只會有極為微小的差異,而我們的大腦會將兩個畫面融合為一體,所以雖然我們有兩隻眼睛,但看到的卻一個世界。但在特殊情況下,當兩隻眼睛所看到的畫面內容差異極大時,大腦並不是把兩個風馬牛不相及的畫面融合成單一一個無意義的畫面,而是讓兩個畫面輪流出現在我們的視覺意識中。於是在德拉·波爾塔的例子中,他才會一會兒讀到左眼在看的書,一會兒讀到右眼在看的書。

當雙眼同時接收不同訊息的時候,會有雙眼競爭的現象,觀察者不會看到兩種圖像的混合,而是經歷兩種圖像不規則的交替。source:Wikimedia

當雙眼競爭的情況出現時,我們基本上有一半的時間會察覺(或意識)到左眼接收的訊息,另一半的時間則察覺到右眼所接收的訊息。不過,要想改變這個左右兩眼意識各半的平衡,其實並不難。

一個簡單的方法就是把一隻眼睛以可透光眼罩遮住一段時間,待眼罩拿掉之後,我們所能察覺到的畫面將不再是左右眼各佔一半的時間,而是會以先前被遮住的那隻眼睛為主。

把一隻眼睛以可透光眼罩遮住一段時間,待眼罩拿掉之後,我們所能察覺到的畫面將不再是左右眼各佔一半的時間,而是會以先前被遮住的那隻眼睛為主。 source:中二病でも恋がしたい!公式網站

最先發現這個現象的義大利研究團隊2,讓實驗參與者戴著單眼眼罩150分鐘,眼罩拿掉之後再引發雙眼競爭來觀察參與者察覺到哪一隻眼睛的時間比較多。結果在眼罩拿掉後15分鐘內,參與者有93%的時間都只察覺到先前被遮住的那隻眼睛所看到的畫面。雖然這個比例在15分鐘後略微降低了一些,但這個不平衡的現象竟維持了90分鐘之久!另一個團隊的實驗結果顯示3,只要戴眼罩15分鐘之後就能觀察到這個效果,不過效果的持續時間也相對的較短(4分鐘)。

另一個讓這個不平衡現象出現的方法是利用持續閃現抑制研究派典4(continuous flash suppression research paradigm)。持續閃現抑制派典,經常被用在視覺意識研究領域中,因為它能夠讓你明明盯著眼前的東西看,卻在主觀上意識無法察覺到你正盯著看的東西。

source:Pietro Zuco

如同這個研究派典的名字——持續閃現,實驗參與者的一隻眼睛前所呈現的是一張靜止的圖片,比如一幀房子的照片,但另一隻眼睛前所呈現的是一張又一張快速變換的幾何圖形所構成的圖片。在這種情況下,參與者幾乎無法意識到自己見到了房子,只能意識自己看到了不斷閃現的幾何圖形圖片。房子的照片在這裡只是一個例子,我們可以換成別的內容,比方說蛇的照片。這個情形下,蛇的影像確實傳入了參與者的腦中,但他們會說自己並沒有看到蛇,研究者就可以觀察人類在無意識的狀態下,大腦如何處理「蛇」這種令人充滿恐懼的影像。

在持續閃現抑制研究派典中經常使用這一類型的圖片。這種由幾何圖形組成的圖片稱為 Mondrian patterns,實驗中參與者有一隻眼睛看的是靜止的畫片,另一隻眼睛看的則是不停變換、一張接一張的這種圖片。圖片取自Tsuchiya& Koch (2005)。

利用持續閃現抑制派典3,研究者讓參與者的一隻眼睛盯著一張靜止的低對比黑白圖片,另一隻眼睛盯著快速變換的彩色圖片(變換頻率為10赫茲),如此持續15分鐘。結束之後的六分鐘內,參與者多數的時間都只察覺到先前盯著靜止圖片的那隻眼睛所見到的畫面。當研究者把持續閃現抑制的時間縮短至3分鐘時,依然可以觀察到這種雙眼視覺意識不平衡的現象,而且時間長達2分鐘。

所以不管是遮住單眼,或是利用持續閃現抑制派典,都能改變兩隻眼睛之間的平衡。這個現象的重要性之一,在於其指出了在大腦之中,兩隻眼睛並非兩個全然互不往來的部件5。即使只對一隻眼睛動手腳,即使時間短暫,雙眼視覺的各項平衡都會隨之而產生變化。

參考文獻:

  1. Wade, N. J. Descriptions of Visual Phenomena from Aristotle to Wheatstone. Perception (1996). doi:10.1068/p251137
  2. Lunghi, C., Burr, D. C. & Morrone, C. Brief periods of monocular deprivation disrupt ocular balance in human adult visual cortex. Curr. Biol. 21, R538–R539 (2011).
  3. Kim, H.-W., Kim, C.-Y. & Blake, R. Monocular Perceptual Deprivation from Interocular Suppression Temporarily Imbalances Ocular Dominance. Curr. Biol. 27, 884–889 (2017).
  4. Tsuchiya, N. & Koch, C. Continuous flash suppression reduces negative afterimages. Nat. Neurosci. 8, 1096–1101 (2005).
  5. O’Shea, R. P. Adult Neuroplasticity: Working One Eye Gives an Advantage to the Other. Curr. Biol. 27, R230–R231 (2017).

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關於作者

林雯菁

英國倫敦大學學院(UCL)認知神經科學博士。興趣是閱讀科學文獻。持續在《Wen-Jing的科學文獻報告》上與大家分享科學新知。