Η παραπάνω εικόνα, «Ένα απόγευμα της Κυριακής στο νησί La Grande Jatte», ζωγράφισε το 1884 ο Γάλλος καλλιτέχνης Georges Seurat. Οι μαύρες γραμμές που διασταυρώνονται δεν είναι το έργο ενός μικρού παιδιού που καταστρέφει έναν μόνιμο δείκτη, αλλά αυτό του νευροεπιστήμονα Robert Wurtz του Εθνικού Ινστιτούτου Μάτι στις Ηνωμένες Πολιτείες. Πριν από δέκα χρόνια, ζήτησε από έναν συνάδελφο να εξετάσει τη ζωγραφική, ενώ φορούσε ένα φακό επαφής που έγραφε τις κινήσεις των ματιών του συναδέλφου. Αυτά μεταφράστηκαν στη συνέχεια στα γκράφιτι που βλέπετε εδώ.
Οι λάτρεις της τέχνης μπορεί να χτυπήσουν, αλλά είναι πιθανό ότι ο Seurat θα είχε ενδιαφερθεί από αυτή την αύξηση του έργου του. Το κίνημα του Seurat ξεκίνησε με αυτόν τον ζωγραφισμό - Νέο-ιμπρεσιονισμός - έμπνευσε από την επιστημονική μελέτη του πώς λειτουργεί το όραμά μας. Ιδιαίτερα σημαντική ήταν η πρωτοποριακή έρευνα του Γερμανού ιατρού, φυσικού και φιλοσόφου Hermann von Helmholtz και συγγραφέα βιβλίου 1867, Εγχειρίδιο Φυσιολογικής Οπτικής, για τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε το βάθος, το χρώμα και την κίνηση.
Μία από τις ερωτήσεις που απασχολούσαν τον Helmholtz και πιθανώς τον Seurat, είναι ο λόγος για τον οποίο δεν αντιλαμβανόμαστε τις συνεχείς κινήσεις των ματιών που κάνουμε όταν σαρώνουμε το περιβάλλον μας (ή μια ζωγραφική παράσταση αυτών). Θεωρήστε ότι οι παραπάνω γραμμές είχαν σχεδιαστεί σε μόλις τρία λεπτά. Εάν είδαμε όλα αυτά τα κινήματα όπως τα κάναμε, η άποψή μας για τον κόσμο θα ήταν μια θαμπάδα συνεχούς κίνησης. Όπως εξηγούν οι Wurtz και οι Ιταλοί συνάδελφοί του Paola Binda και Maria Concetta Morrone σε δύο άρθρα της Ετήσιας Επισκόπησης της Επιστήμης Επιστήμης, υπάρχουν πολλά που γνωρίζουμε για το γιατί αυτό δεν συμβαίνει - και ακόμη περισσότερο να μάθουμε.
Μια σύντομη ταινία ενός ματιού που κάνει σακκάδες, που εμφανίζονται σε αργή κίνηση. (Διαδρομή Σαββατοκύριακου μέσω Giphy) Ξεκινώντας από τα βασικά: Τα μόνα που μπορούμε να ελπίζουμε να δούμε είναι εκείνα που στέλνουν ή αντανακλούν το φως στα μάτια μας, όπου μπορεί να καταλήξουν να χτυπούν τον αμφιβληστροειδή, ένα στρώμα νευρικού ιστού που καλύπτει τα πίσω δύο τρίτα του εσωτερικού ματιού . Εκεί, η σύνθετη εικόνα ό, τι κοιτάζουμε μεταφράζεται αρχικά σε δραστηριότητα μεμονωμένων φωτοευαίσθητων κυττάρων φωτοϋποδοχέα. Αυτό το μοτίβο στη συνέχεια μεταδίδεται σε μια ποικιλία νευρώνων στον αμφιβληστροειδή που ανταποκρίνονται συγκεκριμένα σε ορισμένα χρώματα, σχήματα, προσανατολισμούς, κινήσεις ή αντιθέσεις. Τα σήματα που παράγουν αποστέλλονται στον εγκέφαλο μέσω του οπτικού νεύρου, όπου ερμηνεύονται και επανατοποθετούνται μαζί σε μια εξέλιξη εξειδικευμένων περιοχών στον οπτικό φλοιό.
Ωστόσο, για να μεταδώσουμε όλες τις πληροφορίες που φθάνουν στον αμφιβληστροειδή μας με την ανάλυση που είχαμε συνηθίσει θα απαιτούσε οπτικό νεύρο με περίπου τη διάμετρο του κορμού ενός ελέφαντα. Δεδομένου ότι αυτό θα ήταν μάλλον δύσκαμπτο, μόνο μια μικρή περιοχή του αμφιβληστροειδούς - που ονομάζεται φούντα - παρέχει αυτό το είδος της ανάλυσης. Για να δώσουμε λοιπόν όλα τα ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντός μας τη στιγμή του φωτοφωτισμού, μετακινούμε τα μάτια μας γύρω μας - πολλά βελάκια που οι επιστήμονες καλούν σακκάδες. (Τα γαλλικά για τους "τρελάδες", η λέξη σχεδιάστηκε το 1879 από τον γάλλο οφθαλμίατρο Émile Javal.) Τα Saccades καθοδηγούνται από αυτό που δίνουμε προσοχή, αν και συχνά δεν τα γνωρίζουμε ευτυχώς.
Αυτή η απεικόνιση που απεικονίζει τη βασική δομή του ματιού δείχνει πού βρίσκεται η φούντα όπου οι εικόνες αποδίδονται σε υψηλή ανάλυση. Τα τσιμπήματα ματιών που είναι γνωστά ως σακκάδες επιτρέπουν σε διάφορα μέρη μιας σκηνής να έρθουν στην οπτική επαφή του φούντα. (Cancer Research UK / Wikimedia Commons / Knowable Magazine) Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για τους οποίους αυτά τα κινήματα δεν μετασχηματίζουν την άποψή μας για τον κόσμο σε θόλωση της κίνησης. Το ένα είναι ότι τα πιο ξεχωριστά πράγματα στο οπτικό μας πεδίο μπορούν να μας κάνουν τυφλά σε άλλα ερεθίσματα τα οποία είναι φευγαλέα και λιλά: Τα αντικείμενα που είναι σαφώς ορατά όταν τα μάτια μας δεν κινούνται είναι πιθανό να κάνουν μια πιο ζωντανή εντύπωση από την ασάφεια μεταξύ. Οι επιστήμονες αναφέρονται σε αυτό το φαινόμενο ως οπτική μάσκα και θεωρείται ότι είναι πολύ συνηθισμένο σε πραγματικές καταστάσεις όπου συμβαίνει πολλά και ταυτόχρονα.
Εάν οι επιστήμονες δημιουργήσουν πειράματα με τρόπο που αποφεύγει αυτή την οπτική μάσκα, αποκαλύπτει ότι οι εγκέφαλοί μας μπορούν να αντιληφθούν τα λιγότερο αξιοπρόσεκτα πράγματα. Αυτό μπορεί να γίνει, εξηγεί ο Morrone, δείχνοντας στους ανθρώπους τίποτα εκτός από πολύ αχνά και βραχύβια οπτικά ερεθίσματα σε ένα κατά τα άλλα άδειο υπόβαθρο. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, μπορεί να συμβούν εκπληκτικά πράγματα. Όταν οι ερευνητές δημιουργούν μια κίνηση πολύ παρόμοια με αυτή που πρέπει κανονικά να αντιληφθούμε όταν φτιάχνουμε ένα σακκάδι, μετακινώντας γρήγορα έναν καθρέφτη μπροστά στα μάτια των ανθρώπων, αυτοί οι άνθρωποι αναφέρουν ότι βλέπουν κίνηση και συχνά το βρίσκουν μάλλον ενοχλητικό. Δεδομένου ότι δεν παρατηρούμε τις συνεχείς σακκάδες μας, αυτό υποδηλώνει ότι ο εγκέφαλος καταστέλλει ειδικά τα σήματα που φτάνουν στον αμφιβληστροειδή χιτώνα ενώ βρίσκεται σε εξέλιξη ένα σακκαδικό κούρεμα των ματιών. Και πράγματι, πειράματα έχουν δείξει ότι αν εμφανιστεί κάτι κατά τη διάρκεια ενός σακκάδι, ίσως να το χάσουμε εντελώς.
Αλλά η καταστολή δεν εξηγεί επαρκώς γιατί η εικόνα στο μάτι μας είναι τόσο σταθερή. Εάν θα δούμε το περιβάλλον μας από τη μια γωνία, τότε μην δούμε τίποτα, και στη συνέχεια ξαφνικά το βλέπουμε από μια άλλη γωνία, που θα εξακολουθούσε να είναι ανησυχητικό. Αντ 'αυτού, όπως έδειξαν οι Wurtz και άλλοι, ένα είδος αποκατάστασης συμβαίνει ακόμη και πριν μετακινήσουμε τα μάτια μας. Σε πειράματα με μακάκες που εκπαιδεύτηκαν για να κάνουν προβλέψιμους σακκάδες, τα εγκεφαλικά κύτταρα που λαμβάνουν σήματα από ένα συγκεκριμένο σημείο στον αμφιβληστροειδή μεταπηδήθηκαν από την ανταπόκριση σε πράγματα που σήμερα αντιμετωπίζονται σε πράγματα που θα εμφανίζονταν μόνο μετά από το σακκάδι. Και αυτό συνέβη πριν οι μαϊμούδες μετακινήσουν τα μάτια τους. Με αυτό τον τρόπο, σκέφτεται ο Wurtz, η σημερινή εικόνα σταδιακά αντικαθίσταται από τη μελλοντική εικόνα.
Τόσο πώς αυτά τα κύτταρα του εγκεφάλου γνωρίζουν εκ των προτέρων ότι ένας σακκάς είναι στο δρόμο; Οι επιστήμονες θεωρούσαν εδώ και πολλά χρόνια ότι αυτό θα απαιτούσε από αυτούς να λαμβάνουν ένα πρόσθετο σήμα από την περιοχή του εγκεφάλου που δίνει εντολή για κίνηση των ματιών. Και έχουν δείξει ότι τέτοια σήματα συμβαίνουν, φθάνουν σε περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στο συντονισμό ό, τι βλέπουμε και πού θα φτάσουμε στη συνέχεια. Ο Wurtz και άλλοι πιστεύουν ότι αυτό το είδος σήματος ωθεί τα κύτταρα του εγκεφάλου να αρχίσουν να ανταποκρίνονται σε πράγματα που το μέρος του αμφιβληστροειδούς θα δουν μόνο μετά από το σακκάδι.
Ο Georges Seurat, μαζί με άλλους καλλιτέχνες της εποχής του, ενδιαφέρονταν για τη λειτουργία της ανθρώπινης οπτικής αντίληψης. (Wikimedia Commons / Δημόσιος τομέας / Gif από γνωστούς) Όλα αυτά είναι πολύ πιθανό να λειτουργούν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο στον άνθρωπο όπως και στους πιθήκους. Αλλά αν ρωτάς τους ανθρώπους τι βλέπουν ακριβώς πριν από ένα ζαχαροκάλαμο, όπως έπραξαν οι Morrone και Binda, δεν αναφέρουν μια σταδιακή αντικατάσταση μιας εικόνας από την άλλη πριν τα μάτια τους κινηθούν. Αντίθετα, οτιδήποτε εμφανίζεται σε περίοδο 100 χιλιοστών δευτερολέπτων ακριβώς πριν τη σακκάδα γίνεται ορατή μόνο μετά την λήξη του σακκαδικού. Το αποτέλεσμα αυτής της καθυστέρησης είναι ότι τα ερεθίσματα που εμφανίζονται σε διαφορετικούς χρόνους μέσα σε αυτή τη σύντομη περίοδο πριν από τη σακκάδα μπορεί όλα να αντιλαμβάνονται ταυτόχρονα - 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά το πέρας της.
Και αν αυτά τα ερεθίσματα είναι αρκετά παρόμοια, θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως συγχωνευμένα σε ένα πράγμα, ακόμα και όταν παρουσιάστηκαν σε ελαφρώς διαφορετικούς χρόνους ή μέρη πριν από τις κινήσεις των ματιών. Ο Binda και ο Morrone καλούν αυτό το χρονικό παράθυρο ακριβώς πριν από το saccade την περίοδο σύγχυσης. Τα πράγματα που βλέπουμε μπορεί κυριολεκτικά να συγχωνευθούν - συγχωνευμένα - από το όραμά μας, και στη συνέχεια πιο συμβατικά σύγχυση - λάθος για τον άλλον - στο μυαλό μας.
Στην πραγματική ζωή, αυτή η συγχώνευση παρόμοιων στοιχείων σε ολόκληρο το διάστημα και στον χρόνο κατά τη διάρκεια των σακκάδων μπορεί στην πραγματικότητα να βοηθήσει στην αποφυγή σύγχυσης, επειδή η συνέχεια μας βοηθά να κατανοήσουμε ότι τα πράγματα που είδαμε πριν και μετά από ένα σακκάδι είναι τα ίδια, ακόμη και αν έχουν μετακινηθεί ή αν το φως έχει μετατοπιστεί. Έτσι, αν ο μηχανισμός μπορεί να φαίνεται παραπλανητικός, η Binda και η Morrone πιστεύουν ότι αυτή η δυσκολία συνήθως λειτουργεί προς όφελός μας.
Ένα παρόμοιο είδος επιθυμητής αβεβαιότητας μπορεί να είναι αυτό που μας επιτρέπει να απολαμβάνουμε την ζωγραφική του Σεουράτ στην πρώτη θέση. Αντί για μια πιο ακριβή αντίληψη των πολύχρωμων συλλογών ξεχωριστών κουκίδων, αναδύεται ένα όμορφο κυριακάτικο απόγευμα. Καπέλο σε αυτό - ή, όπως θα έλεγαν οι Γάλλοι: "Chapeau!"
Το γνωστό περιοδικό είναι μια ανεξάρτητη δημοσιογραφική προσπάθεια από τις ετήσιες αναθεωρήσεις. 
