DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-39420-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41775757
تاريخ النشر: 2026-03-03
المؤلف: Gaëlle Nicolas وآخرون
الموضوع الرئيسي: آليات الإدراك البصري والمعالجة
نظرة عامة
تستخدم هذه الدراسة تقنيات تصوير الأعصاب متعددة الأوضاع لاستكشاف دور شبكة واسعة من المناطق البصرية (بما في ذلك V1 و V2 و V3 و hV4 و MT/V5) والمناطق الحركية العينية (IPS و FEF) في إدراك الحركة داخل السكون، خاصة فيما يتعلق بتردد الزمن الشبكي. تؤكد النتائج على المشاركة الحاسمة لمسار الخلايا الكبيرة وتبرز كيف أن تردد الزمن الشبكي يتوسط إدراك الحركة داخل السكون. تصل فعالية الإدراك إلى ذروتها ضمن نطاق تردد زمني محدد يتوافق مع خصائص ضبط كاشفات الحركة الخلوية الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك، تكشف الدراسة أن الحركيات العينية الفردية، مثل سرعة الذروة للسكون والتذبذبات بعد السكون، تؤثر بشكل كبير على هذه الظواهر الإدراكية، مما يشير إلى أن ديناميات حركة العين هي معدلات أساسية لمعالجة الرؤية داخل السكون.
تؤكد الخاتمة على أن الإشارات داخل السكون ليست مجرد مصادفات، بل يتم معالجتها بنشاط بواسطة النظام البصري للحفاظ على الاستقرار الإدراكي وتسهيل التكامل عبر السكون. بناءً على الأعمال الأساسية لـ Castet و Masson، التي أظهرت إدراك الحركة أثناء السكون من خلال تنشيط مسار الخلايا الكبيرة، تؤكد هذه الأبحاث على الآثار السلوكية لهذه النتائج، مثل تحسين تتبع الأجسام وفهم المشهد. تدعو إلى أن تتضمن الدراسات المستقبلية خصائص الحركيات العينية في التصاميم التجريبية، مما يعزز فهم الحسابات الزمانية والمكانية التي تدعم إدراك الحركة أثناء السكون ويعزز نموذج التكامل الحسي الحركي في معالجة الرؤية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على تعقيد تحليل المشهد البصري، مع التأكيد على التفاعل بين تثبيت العين وحركات العين السريعة. بينما ركزت الأبحاث التقليدية بشكل أساسي على خصائص التثبيت، تدعو وجهات النظر الحديثة إلى رؤية أكثر تكاملاً تضع السكون في مركز الاستكشاف البصري النشط. تتطلب هذه المقاربة المزدوجة فهم كل من توقيت واستهداف تحولات النظر، مما يبرز العمليات المعرفية المعنية في التخطيط وتنفيذ هذه الحركات.
في سياق النتائج التجريبية، تقيس الدراسة الخطأ النسبي لتنفيذ السكون، كاشفة عن متوسط خطأ نسبي قدره 13.62% (± 0.44%) للسكون الرئيسي، مما يشير إلى أن المشاركين عمومًا التزموا بتعليمات المهمة عند استهداف الانحرافات بين 1.5° و 6.5°. ومن الجدير بالذكر أن اثنين من المشاركين أظهرا أخطاء أعلى بشكل ملحوظ بلغت 55.7% و 35.8%. بالإضافة إلى ذلك، تم تسجيل متوسط حجم السكون الرئيسي عند 2.85° (± 0.04)، مع سرعة ذروة متوسطة قدرها 226.74°/s (± 6.25)، مما يوفر أساسًا كميًا لفهم أداء السكون في سياق الاستكشاف البصري.
طرق البحث
استخدمت الدراسة بروتوكولًا تجريبيًا من جلستين للتحقيق في إدراك الحركة داخل السكون. في الجلسة الأولى، خضع المشاركون لتصوير بالرنين المغناطيسي للحصول على صور تشريحية ثلاثية الأبعاد لإعادة بناء مصادر EEG. الجلسة الثانية، التي أجريت خلال شهر واحد، تضمنت تسجيلات EEG باستخدام نموذج إدراك الحركة داخل السكون المعدل من Castet و Masson (2000). تم اختبار حالتين بصريتين: حالة التحفيز (STIM)، حيث كانت الحركة متوافقة مع سكون المشاركين، وحالة التحكم (CTRL)، حيث كانت الحركة معاكسة للسكون. سمح هذا التصميم بمقارنة مباشرة بين التجارب الإدراكية وغير الإدراكية.
تضمنت كل تجربة شبكة عمودية متحركة تتميز بتردد أفقي مكاني منخفض وسرعة أفقية عالية، وهيكلت في خمس خطوات متسلسلة. تضمنت المراحل الأولية تثبيتًا على علامة تثبيت حمراء، مع وجود علامتين ملونتين موضعتين بشكل متماثل على الشاشة. تم اختيار المسافة بين العلامتين بشكل عشوائي من توزيع موحد يتراوح من 1.5° إلى 6.5°. كانت العلامة اليسرى بمثابة نقطة تثبيت، بينما كانت العلامة اليمنى تشير إلى هدف السكون، وكلاهما له سطوع يساوي متوسط سطوع الشبكة ($L_0 = 22 \, \text{cd/m}^2$). تضمنت تقدم التجربة فترة حيث كان تباين الشبكة صفرًا، تليها زيادة عشوائية في التباين من 0 إلى 0.17 على مدى 400 إلى 600 مللي ثانية.
النتائج
في هذا القسم، يقدم المؤلفون نتائج تحليل بيانات EEG الخاصة بهم، مع التركيز على إمكانات مرتبطة بتثبيت العين (EFRPs) عبر كل من فضاءات الأقطاب والمصادر. باستخدام اختبارات التبديل غير المعلمية المزدوجة مع تصحيح قائم على التجمع، قاموا بفحص EFRPs المرتبطة ببدء التثبيت، ونمذجة الاستجابات بناءً على التردد الزمني وحجم السكون. تم تحديد نتائج مهمة في نوافذ زمنية مبكرة (50-250 مللي ثانية) ومتأخرة (250-450 مللي ثانية)، مع تضمين النافذة المبكرة لمكون لامدا، المرتبط بالإدراك البصري، على الرغم من عدم ملاحظة اختلافات كبيرة عند زمنه في فضاء الأقطاب.
في تحليل المناطق البصرية، أجرى المؤلفون أربعة اختبارات تبديل أحادية الاتجاه تقارن بين شروط STIM-Detect و CTRL-NoDetect عبر نصفي الكرة، مع تفاصيل النتائج في الجداول والأشكال المرفقة. بالنسبة للمناطق الحركية العينية، تم استخدام نوافذ زمنية مماثلة، وتمت ملاحظة اختلافات كبيرة في النافذة الزمنية المبكرة حول مكون لامدا لمنطقة V5_R، وكذلك في النافذة الزمنية المتأخرة حول مكون P300 لـ IPS، حيث أثار STIM-Detect استجابة أكثر إيجابية مقارنة بـ CTRL-NoDetect. ومع ذلك، لم يتم العثور على تأثيرات كبيرة في منطقة FEF عبر كلا نصفي الكرة ونوافذ الزمن.
المناقشة
تستكشف قسم المناقشة في الدراسة الآليات العصبية الكامنة وراء إدراك الحركة داخل السكون، مع التركيز على أدوار مناطق بصرية وحركية عينية مختلفة، بما في ذلك V1 و V2 و V3 و hV4 و MT/V5 و FEF و IPS. تشير النتائج إلى أن كل من العمليات السلبية والنشطة تسهم في الاستقرار الإدراكي أثناء السكون، مع وجود أدلة تشير إلى أن إدراك الحركة ليس مكبوتًا تمامًا بل يتم تعديله من خلال ديناميات حركة العين وتردد الزمن للتحفيز البصري. من الجدير بالذكر أن الدراسة تكشف عن تنشيطات مختلفة في مكونات الجهد المرتبط بالحدث (ERP)، وخاصة مكون N1 و P300، حيث يشير مكون N1 إلى المعالجة البصرية المبكرة ويعكس P300 وظائف معرفية أعلى مرتبطة بالكشف عن الحركة.
تسلط إعادة بناء المصدر الضوء على نشاط كبير داخل مسار الخلايا الكبيرة، خاصة في المناطق البصرية الظهرية (V1d و V2d و MT/V5)، والتي تتورط في إدراك الحركة. يتماشى التنشيط المبكر في هذه المناطق مع مركب لامدا-N1، مما يشير إلى أن المعلومات المتعلقة بالحركة يتم دمجها أثناء السكون. في المقابل، أظهرت المناطق البطنية، وخاصة V1v، تنشيطًا مختلفًا بشكل أساسي في النوافذ الزمنية المبكرة والمتأخرة، مما يبرز دورها في معالجة الميزات الثابتة بدلاً من الحركة الديناميكية. تؤكد الدراسة على تعقيد إدراك الحركة داخل السكون، كاشفة كيف تتفاعل مسارات بصرية مختلفة لتسهيل إدراك الحركة أثناء حركات العين السريعة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-39420-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41775757
Publication Date: 2026-03-03
Author(s): Gaëlle Nicolas et al.
Primary Topic: Visual perception and processing mechanisms
Overview
This study employs multimodal neuroimaging techniques to explore the role of an extensive network of visual (including V1, V2, V3, hV4, and MT/V5) and oculomotor regions (IPS and FEF) in intra-saccadic motion perception, particularly in relation to retinal temporal frequency. The findings affirm the critical involvement of the magnocellular pathway and highlight how retinal temporal frequency mediates intra-saccadic motion perception. Perceptual efficacy peaks within a specific temporal frequency bandwidth that corresponds with the tuning properties of magnocellular motion detectors. Additionally, the study reveals that individual oculomotor kinematics, such as saccade peak velocity and post-saccadic oscillations, significantly influence these perceptual phenomena, indicating that eye movement dynamics are essential modulators of intra-saccadic visual processing.
The conclusion emphasizes that intra-saccadic signals are not merely incidental but are actively processed by the visual system to maintain perceptual stability and facilitate trans-saccadic integration. Building on foundational work by Castet and Masson, which demonstrated motion perception during saccades through magnocellular pathway activation, this research underscores the behavioral implications of these findings, such as enhanced object tracking and scene understanding. It advocates for future studies to incorporate oculomotor characteristics into experimental designs, thereby enriching the understanding of the spatiotemporal computations that underpin motion perception during saccades and advancing the model of sensorimotor integration in visual processing.
Introduction
The introduction highlights the complexity of visual scene analysis, emphasizing the interplay between ocular fixation and saccadic eye movements. While traditional research has predominantly focused on fixation characteristics, recent perspectives advocate for a more integrated view that positions saccades as central to active visual exploration. This dual approach necessitates an understanding of both the timing and targeting of gaze shifts, underscoring the cognitive processes involved in planning and executing these movements.
In the context of empirical findings, the study measures the relative error of saccade execution, revealing a mean relative error of 13.62% (± 0.44%) for the main saccade, indicating that participants generally adhered to task instructions when targeting eccentricities between 1.5° and 6.5°. Notably, two participants exhibited significantly higher errors of 55.7% and 35.8%. Additionally, the mean size of the main saccade was recorded at 2.85° (± 0.04), with an average peak velocity of 226.74°/s (± 6.25), providing a quantitative basis for understanding saccadic performance in the context of visual exploration.
Methods
The study employed a two-session experimental protocol to investigate intra-saccadic motion perception. In the first session, participants underwent MRI scanning to obtain 3D anatomical images for EEG source reconstruction. The second session, conducted within one month, involved EEG recordings using an intra-saccadic motion perception paradigm adapted from Castet and Masson (2000). Two visual conditions were tested: the stimulus condition (STIM), where motion aligned with the participant’s saccade, and the control condition (CTRL), where motion was opposite to the saccade. This design allowed for a direct comparison between perceptual and non-perceptual trials.
Each trial featured a moving vertical grating characterized by low spatial horizontal frequency and high horizontal speed, structured into five sequential steps. The initial phases involved stabilization on a red fixation cross, with two colored markers symmetrically positioned on the screen. The intermarker distance was randomly selected from a uniform distribution ranging from 1.5° to 6.5°. The left marker served as a fixation point, while the right marker indicated the saccade target, both having a luminance equal to the grating’s mean luminance ($L_0 = 22 \, \text{cd/m}^2$). The trial progression included a period where the grating contrast was null, followed by a randomized increase in contrast from 0 to 0.17 over a duration of 400 to 600 ms.
Results
In this section, the authors present the results of their EEG data analysis, focusing on Eye-Fixation Related Potentials (EFRPs) across both electrode and source spaces. Utilizing non-parametric paired permutation tests with cluster-based correction, they examined EFRPs time-locked to fixation onset, modeling responses based on temporal frequency and saccade size. Significant findings were identified in early (50-250 ms) and late (250-450 ms) latency windows, with the early window including the Lambda component, which is linked to visual perception, despite no significant differences being noted at its latency in electrode space.
In the analysis of visual areas, the authors conducted four one-tailed permutation tests comparing STIM-Detect and CTRL-NoDetect conditions across hemispheres, with results detailed in accompanying tables and figures. For oculomotor areas, similar latency windows were employed, and significant differences were observed in the early latency window around the Lambda component for the V5_R area, as well as in the late latency window around the P300 component for the IPS, where STIM-Detect elicited a more positive response compared to CTRL-NoDetect. However, no significant effects were found in the FEF region across both hemispheres and latency windows.
Discussion
The discussion section of the study investigates the neural mechanisms underlying intra-saccadic motion perception, focusing on the roles of various visual and oculomotor regions, including V1, V2, V3, hV4, MT/V5, FEF, and IPS. The findings indicate that both passive and active processes contribute to perceptual stability during saccades, with evidence suggesting that the perception of motion is not entirely suppressed but rather modulated by the dynamics of eye movements and the temporal frequency of visual stimuli. Notably, the study reveals differential activations in the event-related potential (ERP) components, specifically the N1 and P300, with the N1 component indicating early visual processing and the P300 reflecting higher cognitive functions related to motion detection.
Source reconstruction highlights significant activity within the magnocellular pathway, particularly in dorsal visual areas (V1d, V2d, and MT/V5), which are implicated in motion perception. The early activation in these regions aligns with the Lambda-N1 complex, suggesting that motion-related information is integrated during the saccade. In contrast, ventral areas, particularly V1v, showed differential activation primarily in early and late latency windows, emphasizing their role in processing static features rather than dynamic motion. The study underscores the complexity of intra-saccadic motion perception, revealing how various visual pathways interact to facilitate the perception of motion during rapid eye movements.