עיניים במעגל סגור

"אני מצלמה שצמצמה פתוח, קולט בלבד, רושם, מבלי לחשוב" (פרידה מברלין, כריסטופר אישרווד. תרגום: שאול לוין)

לא משנה אם אנחנו מרוכזים במסך, מתפעלים מהנוף או סתם בוהים בחלל, העיניים שלנו אינן נחות לרגע. גם כאשר אנחנו איננו מודעים לתזוזותיהן, הן סורקות את הסביבה ללא הרף בתנועות מיקרוסקופיות ובכך מאפשרות את פעולת הראייה. בעבר נהוג היה לחשוב כי בדומה לצילום, גם הראייה היא תהליך חד-כיווני: עדשת העין קולטת הבדלים בעוצמת האור, מעבירה מידע זה לרשתית, ומשם הוא עובר למוח. אך בשנים האחרונות מתגבשת תפיסה של הראייה כתהליך משוב מחזורי המתרחש במעגל סגור: העיניים סורקות את העולם, המוח קולט את המידע החזותי – ובו-בזמן מכוון את תנועותיהן בהתאם למידע זה. מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע מציע חיזוק משמעותי לגישה זו.

המחקר שנערך במעבדתו של פרופ' אהוד אחישר מהמחלקה לנוירוביולוגיה בהובלת תלמידת המחקר לירון גרובר, מבהיר מה מבדיל בין מערכת הראייה האנושית, הפועלת בצורה אינטראקטיבית, כלומר, במעגל סגור, לבין ראייה ממוחשבת המסתמכת על מצלמות. הבדל זה עשוי להסביר מדוע ראיית אדם עדיין עולה על ראייה רובוטית, במיוחד בתנאי ראות לקויים, וכיצד אפשר אולי בעתיד לסגור את הפער ביניהן. יתר על כן, ההבנה כיצד בדיוק מושפעת הראייה שלנו מתנועות העיניים, תאפשר אולי לפתח דרכים להתגבר על בעיות ראייה, למשל, באמצעות פיתוח שיטות אימון המביאות תנועות אלה בחשבון.

גרובר ואחישר בחנו שני סוגים עיקריים של תנועות עיניים: קפיצת עין מהירה הקרויה "סקאדה" (saccade) ופעולת סריקה הקרויה "נדידה" (drift), אשר מגיעה לאחר כל סקאדה, והיא בדרך כלל איטית פי עשרה או יותר ממנה ונמשכת בממוצע בין שלוש לארבע עשיריות השנייה. ידוע כיום כי סקאדות פועלות במעגל סגור – המוח מכוון אותן על סמך הקלט הוויזואלי. לעומת זאת, אל נדידות העין מקובל היה להתייחס כתהליך חד-כיווני במעגל פתוח: לאחר שהסקאדה מכוונת את העין למוקד העניין, הנדידה, כביכול, היא מעין צילום שאינו מושפע ממה שהעין רואה, בדומה למצלמה המתעדת "ללא מחשבה" את מה שמונח לפניה.

מדעני המכון תכננו ניסויים המיועדים לבחון אם אכן כך פועלות נדידות העיניים. משתתפי המחקר נתבקשו להתבונן בצורות גאומטריות שונות שהוצגו על-גבי מסך מחשב בגדלים שונים ובתנאים שונים: באופן רגיל או דרך מנהרה וירטואלית שהסתירה את כל הפרטים מלבד צוהר קטן. המשתתפים לבשו קסדות עם מצלמות אשר תיעדו בדיוק על מה הסתכלו ועקבו אחר תנועות העיניים שלהם – ובפרט אחר המהירויות של נדידות העיניים ומסלוליהן. ההשערה הייתה שאם העין אכן "מצלמת" באופן חד-כיווני, הנדידות אינן אמורות להיות מושפעות לא מתנאי הראייה ולא מהפרטים הנצפים. לעומת זאת, אם נדידות העיניים הן חלק מתהליך אינטראקטיבי במעגל סגור, הן צפויות להשתנות הן בהתאם לקלט החזותי והן עם חלוף הזמן, כאשר העין מסתגלת למשימה.

""המוח לא רק קולט מידע חזותי באופן חד-סטרי אלא, במובן מסוים, הופך לחלק מהמציאות הנצפית"

הניסויים הראו כי בניגוד לדעה הרווחת, נדידות העיניים פועלות באופן מובהק במעגל סגור. כך למשל, הנדידות האטו כאשר העיניים התבוננו בפרטים מורכבים יותר ש"ייצרו" עניין רב יותר עבורן – וגם מסלוליהן השתנו: הן לא נדדו בכיוון אחד, אלא שוטטו יותר סביב האיזור הנצפה. בהדרגה, בתוך כמה עשיריות השנייה, ירדה מהירות הנדידה בממוצע למהירות שהייתה טיפוסית לתנאי הראייה. האיזון בין מהירות הנדידה למסלולה הוכתב על-ידי תנאי הראייה וגודל האובייקט, ככל הנראה באופן שהתאים את המידע הראייתי שנרכש באמצעותם אל המשימה הראייתית. "שום דבר מזה לא היה קורה אם הנדידות היו פועלות באופן חד-כיווני בדומה למצלמה", אומרת גרובר. "למעשה, הממצאים מראים כי לא רק סקאדות, אלא גם נדידות פועלות במעגל סגור ומגיבות ללא הרף לכל דבר שהעין רואה – וזה כבר אומר שמערכת הראייה כולה פועלת בצורה דינמית ואינטראקטיבית".

"המוח לא רק קולט מידע חזותי באופן חד-סטרי אלא, במובן מסוים, הופך לחלק מהמציאות הנצפית", מסביר פרופ' אחישר ומוסיף: "מסקנה זו תורמת את חלקה לדיון פילוסופי: האם הראייה בפרט, והחישה שלנו בכלל, היא תהליך ישיר או עקיף? זאת אומרת, האם אנו חשים את המציאות בצורה מיידית ובלתי אמצעית, או האם נגזר עלינו לראות את העולם תמיד באופן בלתי ישיר באמצעות ייצוגים מתווכים? הממצא שלנו מצביע על כך שהמוח חותר ללא הרף לחישה ישירה ובלתי אמצעית של העולם החיצון".