Bildet over, "En søndag ettermiddag på øya La Grande Jatte, " ble malt i 1884 av den franske kunstneren Georges Seurat. De svarte linjene som krysser det, er ikke arbeidet til en smårolling som ødelegger en permanent markør, men nevrovitenskapsmannen Robert Wurtz fra National Eye Institute i USA. For ti år siden ba han en kollega om å se på maleriet mens han hadde på seg en kontaktlinseaktig kontring som registrerte kollegas øyebevegelser. Disse ble deretter oversatt til graffiti du ser her.
Kunstelskere kan krympe, men det er sannsynlig at Seurat ville blitt fascinert av denne utvidelsen av arbeidet hans. Bevegelsen Seurat startet med dette maleriet - Neo-impresjonisme - hentet inspirasjon fra den vitenskapelige undersøkelsen av hvordan visjonen vår fungerer. Spesielt innflytelsesrik var den banebrytende forskningen til Hermann von Helmholtz, en tysk lege, fysiker og filosof og forfatter av en seminal bok fra 1867, Handbook of Physiologic Optics, på måten vi oppfatter dybde, farge og bevegelse.
Et av spørsmålene som okkuperte Helmholtz, og muligens Seurat, er hvorfor vi ikke oppfatter de konstante øyebevegelsene vi gjør når vi skanner omgivelsene (eller en malt fremstilling av dem). Tenk på at linjene over ble tegnet på bare tre minutter. Hvis vi så alle disse bevegelsene mens vi gjorde dem, ville vårt syn på verden være en uskarphet av konstant bevegelse. Som Wurtz og hans italienske kolleger Paola Binda og Maria Concetta Morrone forklarer i to artikler i den årlige gjennomgangen av Vision Science, er det mye vi vet om hvorfor det ikke skjer - og mer å lære.
En kort film av øyet som lager saccades, vist i sakte film. (Weekend Way via Giphy) Fra det grunnleggende: Det eneste vi noen gang kan håpe å se, er de som sender eller reflekterer lys mot øynene våre, der det kan ende med å treffe netthinnen, et lag med nervevev som dekker bakerste tredjedeler av det indre øyeeplet. . Der blir det komplekse bildet av hva vi ser på først oversatt til aktivitet av individuelle lysfølsomme fotoreseptorceller. Dette mønsteret blir deretter overført til en rekke nevroner i netthinnen som spesifikt reagerer på visse farger, former, orienteringer, bevegelser eller kontraster. Signalene de produserer blir sendt opp til hjernen gjennom synsnerven, der de tolkes og settes sammen igjen i en progresjon av spesialiserte områder i visuell cortex.
For å overføre all informasjonen som når netthinnen vår i oppløsningen vi er vant til, ville det imidlertid kreve en synsnerv med omtrent diameteren til en elefantstamme. Siden det ville være temmelig tungt, gir bare et lite område av netthinnen - kalt fovea - denne typen oppløsning. Så for å gi alle de interessante egenskapene i miljøet sitt øyeblikk i det foveale søkelyset, beveger vi blikket rundt - mye - i dart som forskere kaller saccades. (Fransk for “rykk”, ordet ble myntet i 1879 av den franske øyelege Émile Javal.) Saccades blir styrt av det vi legger merke til, selv om vi ofte ikke er klar over dem.
Denne illustrasjonen som viser grunnstrukturen i øyet viser hvor foveaen - der bilder er gjengitt i høy oppløsning - ligger. Øyetrykks kjent som sakkader lar forskjellige deler av en scene komme inn i siktlinjen til foveaen. (Cancer Research UK / Wikimedia Commons / Knowable Magazine) Det er flere årsaker til at disse bevegelsene ikke forvandler vårt syn på verden til en uskarphet av bevegelse. Den ene er at de mest distinkte tingene i vårt synsfelt kan gjøre oss blinde for andre stimuli som er flyktig og svak: Objekter som er tydelige når øynene ikke beveger seg, vil sannsynligvis gjøre et mer levende inntrykk enn uskarpheten i mellom. Forskere omtaler dette fenomenet som visuell maskering, og det antas å være veldig vanlig i virkelige situasjoner der mye foregår samtidig.
Hvis forskere setter opp eksperimenter på en måte som unngår denne visuelle maskeringen, avslører det at hjernen vår kan oppfatte de mindre merkbare tingene. Dette kan gjøres, forklarer Morrone, ved å vise folk annet enn veldig svak og kortvarig visuell stimuli på en ellers tom bakgrunn. Under disse forholdene kan overraskende ting skje. Når forskere lager en bevegelse som er veldig lik den vi normalt sett bør oppfatte når vi lager en saccade, ved å raskt bevege et speil rundt folks øyne, rapporterer disse menneskene om bevegelse - og de synes det ofte er urovekkende. Siden vi ikke legger merke til våre stadige sakkader, antyder dette at hjernen spesifikt undertrykker signalene som når retina vår mens en sakkadisk øyebevegelse er i gang. Og eksperimenter har vist at hvis noe dukker opp under en saccade, kan vi savne det helt.
Men undertrykkelse forklarer ikke tilstrekkelig hvorfor bildet i vårt sinn er så stabilt. Hvis vi skulle se omgivelsene våre fra en vinkel, så ikke se noe, og så plutselig se det fra en annen vinkel, ville det fortsatt være foruroligende. I stedet, som Wurtz og andre har vist, skjer det en slags omforming allerede før vi beveger blikket. I eksperimenter med makaker som ble opplært til å lage forutsigbare saccader, byttet hjerneceller som mottar signaler fra et bestemt sted i netthinnen fra å svare på ting som er i øyeblikket der, til ting som bare ville dukket opp etter saccaden. Og det skjedde før apene beveget øynene. På denne måten, tror Wurtz, blir det nåværende bildet gradvis erstattet av det fremtidige.
Så hvordan vet disse hjernecellene på forhånd at en saccade er på vei? Forskere teoretiserte i mange år at dette ville kreve at de mottar et ekstra signal fra hjerneområdet som gir kommandoen for øyebevegelse. Og de har vist at slike signaler forekommer når de kommer til områder i hjernen som er involvert i å koordinere det vi ser og hvor vi vil se videre. Wurtz og andre mener at denne typen signaler hjerner celler til å begynne å svare på ting som deres del av netthinnen først vil se etter saccaden.
Georges Seurat var sammen med andre kunstnere i sin tid interessert i arbeidet med menneskelig visuell persepsjon. (Wikimedia Commons / Public Domain / Gif av Knowable) Alt dette virker veldig sannsynlig på samme måte hos mennesker som hos aper. Men hvis du spør folk hva de ser rett før en saccade, slik Morrone og Binda har gjort, rapporterer de ikke om en gradvis erstatning av det ene bildet av det andre før øynene beveger seg. I stedet er alt de blir vist i løpet av en periode på 100 millisekunder rett før kavlingen blir synlig først etter at saften er slutt. Resultatet av denne forsinkelsen er at stimuli som dukker opp til forskjellige tidspunkter i løpet av den korte perioden før kavlingen kan oppfattes på samme tid - 50 millisekunder etter at den er slutt.
Og hvis disse stimuli er tilstrekkelig like, kan de oppleves som sammensmeltet til en ting, selv når de ble vist til litt forskjellige tidspunkter eller steder før øyebevegelsene. Binda og Morrone ringer dette tidsvinduet rett før saccaden forvirringsperioden. De tingene vi ser kan bokstavelig talt forveksles - smeltes sammen - av vår visjon, og deretter mer konvensjonelt forvirrede - forveksles med hverandre - i hodet.
I det virkelige livet kan denne sammensmeltningen av lignende elementer i rom og tid under sakkader faktisk bidra til å forhindre forvirring, fordi kontinuiteten hjelper oss å forstå at ting vi så før og etter en saccade er de samme, selv om de har flyttet eller hvis lyset har forskjøvet seg. Så selv om mekanismen kan virke slurvete, mener Binda og Morrone at denne slappheten vanligvis fungerer til vår fordel.
En lignende type ønskelig upresis kan være det som gjør at vi kan glede oss over Seurats maleri i utgangspunktet. I stedet for en kanskje mer nøyaktig oppfatning av fargerike samlinger av distinkte prikker, dukker det opp en vakker søndag ettermiddag. Hatter av det - eller som franskmennene vil si: "Chapeau!"
Knowable Magazine er en uavhengig journalistisk innsats fra årlige anmeldelser. 
