你大概很难做到左眼向左看同时右眼向右看

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你大概很难做到左眼向左看同时右眼向右看

图片:Baby Eksy / CC BY

人的眼睛为什么大多数时候要一起动?

知乎用户,Hic Rhodus, hic salta

眼睛的这种能力被称为共轭凝(conjugate gaze)

题主的问题可以分解为以下两个问题:

1. 为什么需要共轭凝视

双眼只有在共轭凝视的情况下才能看清东西,不然左右眼看到的图像不一样,会重影(复视,双眼视轴不协调,目标物体影像不能落在双侧视网膜对应点上)。使用单眼可以解决重影,但是会失去对深度(距离)的感知。

2. 为什么能共轭凝视

人有四个系统处理共轭凝视:

扫视系统(saccadic system),最常调用的系统,在人主动的调整凝视方向时使用[1];

追踪系统(pursuit system),追踪运动物体;

视动反射系统(Optokinetic reflex system),物体出现在视野,眼睛会追踪,当物体消失,人眼会反射性的回到凝视物体首次出现的位置;

前庭 - 眼 反射系统(Vestibulo–ocular reflex system),协调头部的运动以获得稳定的图像,是眼睛的“三轴稳定平台”。

仅以扫视系统的眼动控制为例:

扫视命令既可以由额叶眼领域(FEF, Frontal eye fields)“有意的”发出,也可以由脑干核团“下意识”的发出:

指令发出到六组眼外肌,以做出相应的动作。

外直肌(lateral rectus, LR; 内直肌(medial rectus, MR); 上直肌(superior rectus, SR); 下直肌(inferor rectus, LR) ; 上斜肌(superior oblique, SO); 下斜肌(下斜肌, LO)

这些肌肉组合起来控制眼动:

你或许会认为最后一个不是,其实那是看近处物体时双眼的情况。

下面我们仅以水平向右扫视注视为例(上图中第二行第一列)

脑干中有两个核团中心,分别管理眼睛的水平和垂直方向的运动注视。每个中心在脑干中左右各一,在我们要考虑的这种情况(水平向右扫视注视),从皮层或者脑干眼动控制中心发出的命令,会激活右向水平注视中心(right horizontal gaze center, PPRF)[2]:

PPRF 会发出指令,经过下级神经核团的调制,传递到右眼的外直肌(LR)和左眼的内直肌(MR),于是做出双眼向右凝视的运动。

在这个控制过程中,你或许注意到,眼动指令要先激活 PPRF,然后再经过下级核团的调制,才发出协调的控制指令到眼外肌一做出相应的眼动。在这个控制机制下,想要一个眼睛动,同时另一个眼睛不动,其实是很困难(不可能)的,因为人脑控制不了 PPRF 下级核团的活动,这些核团的指令调制机制是自发的,经过千百万年的进化形成的。除非 PPRF 下级核团、神经、肌肉等出现疾病状态,才会使双眼的运动不协调,这大概是任何人都不想面对的情况。

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[1] Robinson, D. A. "The mechanics of human saccadic eye movement." The Journal of physiology 174.2 (1964): 245-264.

[2] Sparks, David L., and Ellen J. Barton. "Neural control of saccadic eye movements." Current opinion in neurobiology 3.6 (1993): 966-972.

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