貓頭鷹告訴你，為什麼你在一堆「T」里找不到「I」？

為什麼在一堆字母「T」里找「I」比在一堆字母「I」里找「T」要難？

知乎用戶，神經生物與行為學博士在讀

最近恰好看到一篇文章用貓頭鷹研究這一現象 [1]。

上圖是實驗的主要發現。A: 貓頭鷹看到的圖像，第一排數字是圖像出現的順序，紅圈表示 B 中神經元的感受野(RF)。B: 視頂蓋(Optic tectum, 類似於人腦中的上丘 / Superior Colliculus) 的神經元活動。第一行藍色部分為當 RF 內是不常見刺激(oddball / target，豎線)時神經元的放電信號，紅色則是常見刺激（distractor, 橫線）時。虛線為刺激出現的時間。可以看到當不常見的刺激出現時，神經元的活動顯著增加。這一增加的前提是該區域有「觀看」常見刺激的歷史。

作者提出的演算法是這樣的：

我們的眼睛時刻都在進行微小的運動（快速眼動，saccade），在眼睛一次快速運動的過程中，視網膜的每個區域都報告「現在的影像「和「剛才的影像」之間的區別。而與常見的刺激越不同的刺激，能夠引起越大的區別。這是由於 stimulus-specific adaptation (SSA): 視覺細胞對不同刺激的適應（多次接受相同刺激後，對刺激反應的減少）程度不同。通過把注意力分配給報告最大區別的區域，就可以快速找到大量重複圖案中的異常了（因為只有 oddball 所在的區域才會造成這種差異 - 當然每一個 oddball 會在兩個地方造成變化）。

也就是說，在第一個任務中，所有看到 T 的區域，在看到 I 時就會報告一個變化。而又看到 T 時則不會。在第二個任務中，則是僅在看到 T 時報告與 I 不同。

那麼不同任務之間的難易差別是來自哪裡呢？也許對於熟悉的刺激，SSA 會更有效——即使是單次刺激，對觀看者來說是常見的刺激也已經可以引起 SSA，從而幫助更快找到熟悉圖案中的 oddball。

不論如何，從 Optic Tectum 到人類視覺經驗的推斷是否合理似乎無從可知，但是在演算法層面是說得通的。

[1] Dutta, A., Wagner, H., & Gutfreund, Y. (2016). Responses to Pop-Out Stimuli in the Barn Owl』s Optic Tectum Can Emerge through Stimulus-Specific Adaptation. Journal of Neuroscience, 36(17), 4876–4887.

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