鉴于我们是通过眼球后部两个小而平的视网膜看世界的，我们每个人所感知到的却是一个无缝衔接的三维视觉世界，这一点令人惊叹。
视网膜会对周围世界的各种波长的光作出反应。但这只是过程的第一步。我们的大脑必须对涌入的所有原始数据进行大量加工，包括将其拼接在一起，并选择关注什么、忽略什么。正是大脑构建了我们的视觉世界。
神经科学研究者和认知科学家近来在探究这一过程的运作方式方面取得了很大进展。我自己的研究聚焦于人类如何通过选择关注哪些视觉信息，并利用视觉记忆在短时间内保持这些信息，从而构建视觉世界。除了简单的感觉输入之外，还有许多因素参与塑造我们对所处视觉世界的感知。
视觉第一步：眼睛。 BruceBlaus, CC BY
作为视觉传感器的眼睛
视网膜 是位于我们每只眼睛后部的一层细胞。其中一些被称为感光细胞的细胞对光敏感。主要有两类：视杆细胞对明暗差异敏感，视锥细胞对颜色敏感。
这些感光细胞最密集地聚集在视网膜中央一个称为中央凹的小区域。中央凹对应于我们视觉的中心，那里的分辨率最高。随着与视野中心距离的增加，即在周边区域，细节逐渐减少（因此有“周边视觉”一说）。
我们环顾四周时会移动眼球。这使我们能够将中央凹对准附近最感兴趣的事物。这些自主的眼球运动称为 扫视 ，平均每秒约发生三次。
眼睛 + 大脑 = 视觉
鉴于眼睛始终处于运动之中，我们脑海中的世界图像为何仍显得如此稳定？针对这一明显矛盾，神经科学家发现，来自眼睛的输入在 扫视期间受到抑制，因此我们不会察觉到否则会出现的快速运动和图像模糊。此外，我们的大脑利用控制眼部肌肉运动的信息来校正眼球的移动。由于大脑会忽略眼球运动期间传入的信息，我们的视觉世界主要在注视期间被感知，注视是指眼球静止的短暂时段（约200至300毫秒）。例如阅读时，我们的眼球只有 10%-20% 的时间处于运动状态。
在每次注视期间，我们必须选择与当前任务最相关的视觉信息。我们能够关注或聚焦于一个或多个信息源，同时忽略其余所有信息，或至少降低其重要性。研究者将此称为视觉注意；他们认为，它对于帮助我们将基本特征（例如颜色、方向）绑定或整合起来，从而形成对环境中完整物体的感知，至关重要。
换言之， 该理论认为 视觉注意是我们观察世界的一扇小窗。正是基于这一在空间和注意力上都有限的焦点，我们的大脑才将视觉信息整合为连贯的物体。例如，在观察繁忙的城市街道时，有许多潜在的视觉信息可供关注。但凭借视觉注意，我们在任一时刻只会选择其中的一小部分，例如朝我们驶来、逐渐形成出租车轮廓的那一团黄色色块。
视觉记忆有助于构建场景
正是诸如视觉注意这样的选择性过程，使大脑能够处理重要信息并舍弃无关信息。什么是值得关注的、什么不是，将由每个人的具体目标决定。例如， 一项研究 表明，只有当某个物体在变化发生时与任务相关，观察者才会注意到该物体在虚拟现实环境中的变化。例如，若他们被要求在虚拟环境中按大小对积木进行分类，那么与仅按出现顺序将积木拿起来相比，他们更有可能注意到积木尺寸的变化。
要判断什么与当前任务相关或无关，个体需要一种能够在时间上保留部分信息的方式。这正是视觉记忆发挥作用的地方。它通常分为短时和长时两种类型。视觉的短时记忆在视觉世界的逐时构建与稳定中最为重要。
科学家过去认为，视觉短时记忆会详细地表征视觉世界，将每一次静止注视所获得的信息拼接起来，从而在头脑中构建出一幅关于周围环境的详细“脑中图画”。
然而，较新的研究表明，当这些较大的视觉环境变化伴随着例如眼球运动或其他中断时，观察者通常不会注意到这些变化。这种现象称为 变化盲视。
与之相关的一种现象称为非注意盲视，即人们在专注于无关任务时，常常会忽略环境中显而易见的事件。例如，当被要求数清篮球传球次数时，人们 通常未注意到 一名身穿大猩猩服装的人穿过球场并径直走过球员群的情形。
对这些现象及其相关机制的研究表明，人类在多次注视之间所构建的环境表征，比此前所认为的更具图式性。这种图式化的环境表征通常被称为场景要旨。它包含关于场景基本类别的概念信息，即它是自然场景、人造场景，还是城市景观？，以及大致布局，可能仅限于少数物体和/或特征。这种图式化的环境表征与“脑中图画”的设想相去甚远。但正是这种图式信息引导我们从一次注视转向下一次注视，而更详细的信息正是在这一过程中被采样的。
若大脑无法持续作为视觉处理器进行计算，我们通过眼睛接收的视觉信息将仍是杂乱无章、跳跃不定的一团。纠正性的神经机制会对眼球运动进行补偿。视觉记忆与注意共同作用，使注意力能够从一个信息源流畅地转移到下一个信息源。综合来看，这些过程使大脑能够构建我们对连贯、稳定的视觉世界的感知。
发表本文并不意味着世界经济论坛认同其中的观点。
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作者：Alex Burmester，纽约大学感知与记忆方向研究助理。
图片：一名放射科医生正在查看患者的脑部X光片。REUTERS/Rupak De Chowdhuri。