蘇珊的故事
蘇珊3 個月大的時候,被診斷為斜視,左眼看物體時,右眼會向內轉,而右眼看物體,左眼也會內斜。在 2 歲、3 歲和 7 歲時,做過 3 次斜視手術,手術矯正了眼位,絕大部分時間,眼睛外觀看起來沒有偏斜,也能正常看東西,左右眼視力都有 1.0,蘇珊認為自己的視力很完美。
然而,蘇珊上大學後,在一次神經科學講座上才知道,自己的視覺方式異於他人,缺少一種基本的視覺方式,自己沒有立體視。
立體視的形成
我們有兩隻眼睛,但看到的景象卻只有一個。由於左右眼被鼻子分開,它們看物體的角度也就稍有不同。大腦負責將雙眼圖像融合起來。對於大多數人,這個融合過程毫不費力。兩隻眼睛共同看向空間同一位置,雙眼圖像信息在大腦中結合,形成一幅輪廓清晰、細節分明、三維立體的景象。
立體盲
然而,斜視患者很不幸。由於眼睛偏斜,雙眼無法共同看向空間中同一位置,造成左右眼圖像差異過大,大腦很難將兩幅圖像融合。
斜視患者面臨著嚴重的認知功能障礙:他們必須從左右眼衝突的圖像信息中,努力創造出單一、連貫的外界景象。為了解決這個問題,許多斜視患者會抑制一隻眼的輸入,僅用另一隻眼觀察世界。有些患者總是用同一隻眼睛,而另一些患者,則會在兩隻眼睛之間不停地切換,但無論哪種情況,他們永遠都無法正常使用雙眼。因此,大多數斜視患者,立體視減弱,甚至完全沒有立體視。他們是立體盲。
蘇珊是立體盲?
蘇珊覺得教室看起來並不完全是平的。蘇珊看向窗外,能知道哪些樹離得更遠,因為它們看起來比近處的樹要小。窗外的小路伸向遠方,看上去好像路變窄了一樣。通過這些線索,她可以判斷深度和距離。知道世界是三維立體的,然而教授卻指出,存在另一種完全不同的視覺方式,可以判斷空間和深度。稱之為立體視,蘇珊無法想像他在說什麼。
蘇珊查閱資料發現自己可能是「單眼大腦」。視覺中樞的多數神經元,可能只會對一隻眼的輸入產生反應,而不會對雙眼輸入產生反應。雖然蘇珊的眼睛看起來不像幼兒時期那樣明顯偏斜,但很累時仍會斜視。蘇珊開始懷疑,自己不僅輕微斜視,而且還是立體盲。
之後蘇珊去找眼科醫生例行檢查時,結果顯示沒有立體視。雙眼圖像沒有融合,只能看見一隻眼的圖像,蘇珊會交替使用左右眼。
惠斯通解釋立體視的成因
查爾斯 惠斯通,是英國科學家。惠斯通發現,我們兩隻眼睛在觀察視角上的差異,並不是視覺缺陷。相反,這種差異為立體視,或者說深度視覺。
視網膜分成三個區域:中心凹、左側區域和右側區域。直接觀察一個物體時,它的圖像會落在雙眼視網膜的中心凹,同時,背景圖像也會投射到視網膜的對應區域。設想一下,你正在直接觀察圖 中的玩具方塊。左側泰迪熊的圖像,會投射在雙眼視網膜右側對應區域,而右側的玩具鼓,則會投射在雙眼視網膜左側對應區域。
下圖為立體鏡,中央區域的兩個A,表示夾角為90度的兩面鏡子。使用立體鏡,需要將鼻子放在兩面鏡子之間的接合處。這樣,右眼只能看到E處的反射圖像,而左眼只能看到位於E'處的反射圖像。惠斯通在右側插槽E中,放入一個物體的圖片,就像右眼正常看到該物體一樣,而在左側插槽E'中,放入同一物體的圖片,就像左眼正常看到這個物體一樣。如果這時你看立體鏡,大腦就會將兩幅圖像融合,產生立體視。
做一做
立體視小實驗
將下圖中的的左右兩幅圖形「自由融合」,從而使小正方形從頁面凸出或後退。
眼睛內轉融合兩個圖形,小正方形會從頁面凸出。
如果將視線「穿過」頁面進行融合,小正方形則會從頁面後退。