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为什么我们的眼睛总是能保持同步转动?

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我们的每只眼睛都有6块肌肉控制其不同方向的运动,大脑对这些肌肉的控制使双眼能保持相同的注视方向

  新浪科技讯 北京时间6月23日消息,简而言之,我们的双眼之所以能保持完美的同步性,要归功于神经元和肌肉之间不断提高的联动能力。

  和大多数动物一样,人类拥有两只眼睛。这样的配置有两个很好的理由。约翰斯·霍普金斯大学的眼科学教授大卫·盖顿(David Guyton)说:“首先是有了备用的眼睛,以防发生事故。其次是所谓的深度知觉,这是一种可以帮助我们捕猎的演化特征。”所谓深度知觉,亦称立体知觉或距离直觉,是指人对物体远近距离的直觉。然而,如果两只眼睛不能完美地同步运动,就会导致复视,即把一个物体看成两个物体的视功能障碍。那么,身体是如何确保我们的双眼总是一起转动的呢?

  大脑利用一个反馈系统来精细地调整控制眼睛的肌肉长度,从而防止复视。盖顿表示,这一系统能产生非常精确的眼球运动。根据《加拿大医学协会杂志》(Canadian Medical Association Journal)2005年的一篇评论,我们的每只眼睛都有6块肌肉控制其不同方向的运动,而且两只眼睛的每一块肌肉都必须同时被触发,才能协调一致地运动。“你可以想象一下,这真的非常令人惊奇,”盖顿说,“大脑具有一个组织非常良好的神经系统。随着时间的推移,大脑学会了应该对12块肌肉发出多少刺激,使双眼能够看向想要的注视方向。”

  这不是天生的,而是后天获得的能力。“婴儿通常在三到四个月内就能掌握,”盖顿说,“大多数人会一直保持到80多岁。不过随着时间的推移,我们会因为衰老而慢慢丧失这种能力。”

  当肌肉之间稍微变得不同步时,反馈学习回路就开始发挥作用。这种情况在人的一生中会不时发生,导致轻微的复视。有时这是因为某只眼睛的一块肌肉比另一只眼睛相应的肌肉稍长。盖顿表示,这也许只是因为眼肌速度的差异。这些奇怪的视觉感知通常是非常温和的,人们甚至不会有意识地注意到它们,但大脑会注意到这些看似微不足道的差异,并试图进行纠正。“在不到一秒的时间内,大脑会让眼睛反向移动,重新调整它们,”盖顿说,“如果它们继续朝同一个方向移动,则它们之间的相对位置就不会改变,因此也就继续处于不同步的状态。”

  在重新调整的过程中,大脑使用自身收集的数据来微调控制眼球运动的肌肉的静止长度。例如,大脑可能意识到其中一块肌肉比相应的另一块肌肉长得更快,此时“大脑会自动绘制一张地图,然后用它来改变肌肉的长度,以缓解错位,这种情况会持续数周到数月,”盖顿说道。至于身体是如何将这张大脑地图转化为肌肉变化的,目前还不清楚。

  目前我们已知的是,大脑通过这个反馈过程一直保持警惕,不断完善着眼球的运动。事实上,这些肌肉的长度调整得如此频繁,以至于它们中的大部分蛋白质都形成不到一个月。“眼肌中蛋白质的半衰期只有10到15天,因此肌肉一直在更新换代,”盖顿解释道。(任天)