Оси собственного движения и движения объектов формируют наше восприятие движения относительно мира

Почему ваше восприятие движения может быть обманчиво сложным

Каждый раз, когда вы идёте по коридору, катаетесь на велосипеде или исследуете мир виртуальной реальности, вся сцена кажется движущейся по вашей сетчатке. Тем не менее вы обычно без труда отличаете объекты, которые действительно движутся в мире, от тех, которые «скользят» по вашей сетчатке из‑за вашего движения. В этом исследовании задаётся на первый взгляд простой вопрос: как мозг отделяет собственное движение от движения других предметов, и важно ли при этом, движетесь ли вы и объект в одном направлении или под прямым углом друг к другу?

Как сортируется «киноплёнка» глаза

Когда вы двигаетесь, шаблон смещающегося света на ваших глазах называют оптическим потоком. Каждая точка сцены прокатывается по полю зрения в зависимости от её дальности и от того, как вы перемещаетесь. Если одновременно перемещается ещё и объект, движение его изображения — это смешение вашего движения и его собственного. Ведущая идея состоит в том, что мозг выполняет нечто вроде вычитания: убирает ту часть движения, которая вызвана собственным перемещением, чтобы восстановить «движение в мире» предмета. Этот процесс называют разбором потока (flow parsing). Реальные сцены и качественная виртуальная реальность богаты сигналами глубины — например, кажущимся размером и небольшими различиями между изображениями для каждого глаза — и эти подсказки могут помочь мозгу точнее выполнить это вычитание.

Проверка движения в виртуальной комнате

Исследователи поместили добровольцев в большой изогнутый 3D‑дисплей, который заполнял большую часть их поля зрения. В первом эксперименте люди смотрели в виртуальную комнату с узорным полом, стенами и потолком, а также ярким шаром, расположенным чуть левее или правее точки взгляда. В каждом коротком пробном испытании одновременно двигались и наблюдатель, и шар: сцена имитировала либо движение вперёд‑назад, либо сдвиг влево‑вправо, а сам шар мог двигаться либо по той же линии (вперёд‑назад), либо вбок (влево‑вправо). Через полсекунды сцена исчезала, и участники сообщали, казалось ли им, что шар двинулся в одном направлении или в противоположном вдоль заданной линии. Подбирая движение шара на множестве испытаний, команда находила настройку, при которой шар казался неподвижным относительно сцены, и использовала это для вычисления «коэффициента» (gain), показывающего, насколько полностью было учтено собственное движение.

Когда пересечение траекторий помогает мозгу

В сцене комнаты разбор потока мозгом редко был идеальным: коэффициенты обычно лежали между нулём (отсутствие компенсации собственного движения) и единицей (полно корректное восприятие движения относительно мира). Существенно то, что результат зависел от взаимного расположения траектории наблюдателя и траектории шара. Когда наблюдатель сдвигался влево‑вправо, мозг лучше справлялся с шарами, движущимися вперёд‑назад, чем с шарами, движущимися влево‑вправо. Наоборот, когда наблюдатель двигался вперёд‑назад, было проще оценить шары, движущиеся вбок, чем те, что двигались в глубину. Иными словами, движение воспринималось точнее, когда собственное движение и движение объекта были перпендикулярны, а не параллельны. Точная сторона, на которой находился шар, его удалённость и направление движения наблюдателя по отношению к шару оказывали мало влияния.

Парящие объекты и более сильные подсказки глубины

Во втором эксперименте простую комнату заменили рыхлым облаком цветных кубиков вокруг шара, больше похожим на классическую лабораторную дисплейную сцену. Эти близкие объекты давали более сильную информацию о глубине и более богатое локальное движение вокруг цели. Были протестированы те же сочетания движения наблюдателя и шара. Снова главным результатом оказалось преимущество ортогонального движения: люди лучше отделяли собственное движение, когда они и шар двигались по разным осям, чем когда оба двигались по одной линии. В этих загромождённых сценах коэффициенты в целом были выше, и в одном условии — при боковом движении шара во время движения наблюдателя вперёд‑назад — производительность была настолько хороша, что статистически не отличалась от совершенной компенсации.

Что это значит для повседневной жизни и виртуальных миров

Для непрофессионала основной вывод таков: мозг не опирается на один единственный сигнал, чтобы понять движение в мире. Он совмещает широкий фоновый рисунок, создаваемый собственным движением, с сигналами о расстоянии до объектов, включая изменения кажущегося размера и тонкие различия, видимые каждым глазом. Это исследование показывает, что когда ваша траектория и траектория объекта пересекаются под прямым углом, изменения в расстоянии и глубине становятся более заметными, давая мозгу дополнительные опорные точки для разделения того, что действительно куда движется. Когда же всё выстроено в одну линию, эти полезные изменения слабее и ваши суждения менее точны. Для разработчиков виртуальной реальности и тренажёров это означает: макеты и схемы движения, подчёркивающие явные отношения по глубине и пересечения траекторий, помогут пользователям точнее оценивать движение объектов и сделают виртуальный опыт ближе к тому, как мы воспринимаем движение в реальном мире.

Цитирование: Guo, H., Allison, R.S. Axes of self-motion and object motion shape how we perceive world-relative motion. Sci Rep 16, 8914 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42955-5

Ключевые слова: оптический поток, восприятие движения, виртуальная реальность, кадры глубины, само‑движение