Obraz powyżej „Niedzielne popołudnie na wyspie La Grande Jatte” został namalowany w 1884 r. Przez francuskiego artystę Georgesa Seurata. Przecinające go czarne linie nie są dziełem spustoszonego przez malucha spustoszenia z trwałym markerem, ale dziełem neurobiologa Roberta Wurtza z National Eye Institute w Stanach Zjednoczonych. Dziesięć lat temu poprosił kolegę, aby spojrzał na obraz, mając na sobie soczewki kontaktowe, które rejestrowały ruchy gałek ocznych kolegi. Zostały one następnie przetłumaczone na widoczne tutaj graffiti.
Miłośnicy sztuki mogą się denerwować, ale Seurat byłby zaintrygowany tym rozszerzeniem swojego dzieła. Ruch Seurat rozpoczął się od tego obrazu - neoimpresjonizmu - czerpał inspirację z badań naukowych nad tym, jak działa nasza wizja. Szczególnie duży wpływ miały pionierskie badania Hermanna von Helmholtza, niemieckiego lekarza, fizyka i filozofa i autora przełomowej książki z 1867 roku, Handbook of Physiological Optics, dotyczące sposobu postrzegania głębi, koloru i ruchu.
Jednym z pytań, które zajmowały Helmholtza, a być może nawet Seurata, jest to, dlaczego nie dostrzegamy ciągłych ruchów gałek ocznych, które wykonujemy, skanując nasze otoczenie (lub ich namalowane przedstawienie). Weź pod uwagę, że powyższe linie zostały narysowane w zaledwie trzy minuty. Gdybyśmy zobaczyli wszystkie te ruchy, w których je wykonaliśmy, nasz widok na świat byłby plamą ciągłego ruchu. Jak Wurtz i jego włoscy koledzy Paola Binda i Maria Concetta Morrone wyjaśniają w dwóch artykułach w Rocznym Przeglądzie Wizji Nauki, wiele wiemy o tym, dlaczego tak się nie dzieje - i jeszcze więcej do nauczenia się.
Krótki film z oka wykonującego sakkady, pokazany w zwolnionym tempie. (Weekend Way via Giphy) Zaczynając od podstaw: jedyne, co możemy kiedykolwiek zobaczyć, to te, które wysyłają lub odbijają światło w naszych oczach, gdzie może ostatecznie trafić do siatkówki, warstwy tkanki nerwowej pokrywającej dwie trzecie wewnętrznej gałki ocznej . Tam złożony obraz wszystkiego, na co patrzymy, najpierw przekłada się na aktywność poszczególnych wrażliwych na światło komórek fotoreceptorowych. Ten wzór jest następnie przekazywany do różnych neuronów w siatkówce, które specyficznie reagują na określone kolory, kształty, orientacje, ruchy lub kontrasty. Sygnały, które wytwarzają, są przesyłane do mózgu przez nerw wzrokowy, gdzie są interpretowane i zestawiane razem w postępie wyspecjalizowanych obszarów w korze wzrokowej.
Jednak przesłanie wszystkich informacji, które docierają do naszej siatkówki w rozdzielczości, do której jesteśmy przyzwyczajeni, wymagałoby nerwu wzrokowego o średnicy w przybliżeniu tułowia słonia. Ponieważ byłoby to raczej nieporęczne, tylko jeden niewielki obszar siatkówki - zwany fovea - zapewnia tego rodzaju rozdzielczość. Aby więc nadać wszystkim interesującym cechom naszego środowiska swój moment w świetle reflektorów, poruszamy oczami - dużo - w rzutkach, które naukowcy nazywają sakkadami. (Po francusku „szarpnięcia”, to słowo zostało wymyślone w 1879 r. Przez francuskiego okulistę Émile Javala). Saccades kieruje się tym, na co zwracamy uwagę, mimo że często nie jesteśmy tego świadomi.
Ta ilustracja przedstawiająca podstawową strukturę oka pokazuje, gdzie znajduje się fovea - gdzie obrazy są renderowane w wysokiej rozdzielczości. Szarpnięcia oka zwane sakkadami pozwalają różnym częściom sceny wejść w pole widzenia fovei. (Cancer Research UK / Wikimedia Commons / Knowable Magazine) Istnieje wiele powodów, dla których ruchy te nie przekształcają naszego spojrzenia na świat w rozmycie ruchu. Jednym z nich jest to, że najbardziej wyraźne rzeczy w naszym polu widzenia mogą sprawić, że jesteśmy ślepi na inne bodźce, które są ulotne i słabe: Obiekty, które są dobrze widoczne, gdy nasze oczy się nie poruszają, mogą robić bardziej żywe wrażenie niż rozmycie w pomiędzy. Naukowcy nazywają to zjawisko maskowaniem wizualnym i uważa się, że jest bardzo powszechny w rzeczywistych sytuacjach, w których wiele się dzieje w tym samym czasie.
Jeśli naukowcy przeprowadzą eksperymenty w taki sposób, aby uniknąć maskowania wizualnego, ujawni to, że nasz mózg może dostrzec mniej zauważalne rzeczy. Można to zrobić, wyjaśnia Morrone, pokazując ludziom jedynie bardzo słabe i krótkotrwałe bodźce wzrokowe na skądinąd pustym tle. W tych warunkach mogą się zdarzyć zaskakujące rzeczy. Kiedy badacze wykonują ruch bardzo podobny do tego, co normalnie powinniśmy postrzegać, kiedy wykonujemy sakkadę, poprzez szybkie poruszanie lustrem wokół oczu ludzi, ludzie ci zgłaszają ruch - i często uważają go za dość niepokojący. Ponieważ nie zauważamy naszych ciągłych sakkad, sugeruje to, że mózg specyficznie tłumi sygnały docierające do naszej siatkówki, podczas gdy sakkadalny ruch oka jest w toku. I rzeczywiście, eksperymenty wykazały, że jeśli coś pojawi się podczas sakkady, możemy całkowicie tego przegapić.
Ale tłumienie nie wyjaśnia właściwie, dlaczego obraz w naszym umyśle jest tak stabilny. Gdybyśmy widzieli nasze otoczenie pod jednym kątem, to nic nie widzieli, a potem nagle widzieli to pod innym kątem, to i tak byłoby niepokojące. Zamiast tego, jak wykazali Wurtz i inni, następuje coś w rodzaju odwzorowania, zanim jeszcze wzruszymy oczami. W eksperymentach z makakami wyszkolonymi do wykonywania przewidywalnych sakkad komórki mózgowe, które odbierają sygnały z jednego określonego miejsca w siatkówce, przełączyły się z reagowania na rzeczy, które są tam obecnie widoczne, na rzeczy, które pojawią się dopiero po sakadzie. Stało się to, zanim małpy poruszyły oczami. W ten sposób, uważa Wurtz, obecny obraz jest stopniowo zastępowany przyszłym.
Skąd więc te komórki mózgowe z góry wiedzą, że zbliża się sakkada? Naukowcy przez wiele lat teoretycznie twierdzili, że wymagałoby to otrzymania dodatkowego sygnału z obszaru mózgu, który dałby polecenie ruchu oka. I pokazali, że takie sygnały występują, dochodząc do obszarów mózgu zaangażowanych w koordynację tego, co widzimy i gdzie będziemy patrzeć dalej. Wurtz i inni uważają, że ten rodzaj sygnału pobudza komórki mózgowe, aby zaczęły reagować na rzeczy, które ich część siatkówki zobaczy dopiero po sakadzie.
Georges Seurat, wraz z innymi artystami swoich czasów, interesował się działaniem ludzkiej percepcji wizualnej. (Wikimedia Commons / Public Domain / Gif autor Knowable) Wszystko to najprawdopodobniej zadziała u ludzi prawie dokładnie tak samo jak u małp. Ale jeśli zapytasz ludzi, co widzą tuż przed sakramentem, tak jak zrobili to Morrone i Binda, nie zgłaszają stopniowego zastępowania jednego obrazu innym, zanim ich oczy się poruszą. Zamiast tego wszystko, co pokazano w okresie 100 milisekund, tuż przed sakkadą, stanie się widoczne dopiero po jej zakończeniu. Wynikiem tego opóźnienia jest to, że bodźce pojawiające się w różnym czasie w tym krótkim okresie przed sakkadą mogą być postrzegane jednocześnie - 50 milisekund po jej zakończeniu.
A jeśli bodźce te są wystarczająco podobne, mogą być postrzegane jako połączone w jedną całość, nawet jeśli pokazano je w nieco innych momentach lub miejscach przed ruchami gałek ocznych. Binda i Morrone nazywają to okno czasowe tuż przed sakramentem okresu pomieszania. Rzeczy, które widzimy, mogą być dosłownie złączone - połączone ze sobą - przez naszą wizję, a następnie bardziej konwencjonalnie pomieszane - pomylone ze sobą - w naszych umysłach.
W prawdziwym życiu połączenie takich elementów w przestrzeni i czasie podczas sakkad może faktycznie pomóc w zapobieganiu zamieszaniu, ponieważ ciągłość pomaga nam zrozumieć, że rzeczy, które widzieliśmy przed i po sakkadzie, są takie same, nawet jeśli się poruszyły lub światło się przesunęło. Chociaż mechanizm może wydawać się niechlujny, Binda i Morrone wierzą, że ta niechęć zwykle działa na naszą korzyść.
Podobna pożądana niedokładność może przede wszystkim pozwolić nam cieszyć się malarstwem Seurata. Zamiast być może dokładniejszego postrzegania kolorowych kolekcji wyraźnych kropek, pojawia się piękne niedzielne popołudnie. Czapki z głów przed tym - lub, jak powiedzieliby Francuzi: „Chapeau!”
Knowable Magazine jest niezależnym dziennikarskim przedsięwzięciem z recenzji rocznych. 
