视觉运动是分离物体与其背景的重要信息源。例如，当一只伪装在树枝上的蜘蛛开始移动时，它立即失去了隐形的能力。在拥挤的机场航站楼里，你试图找到的朋友一旦开始挥手，就会变得更加显眼。尽管分离物体与背景的过程看似轻松，但研究人员并不知道我们的视觉系统是如何迅速地从背景中挑选和分离出移动物体的。
根据罗切斯特大学科学家的新研究，人类能够很好地辨别前景中较小的移动物体的一个原因是，大脑对较大背景中的运动变得不敏感。相反，当一个人的大脑对背景运动更敏感时，负面影响是她对较小的前景物体的敏感度会降低。这项研究发表在《自然通讯》杂志上，可能会为老年人以及患有精神分裂症等与较弱运动分离能力相关的疾病的患者带来新的训练计划。
“人类大脑不可能处理我们周围的所有信息，”罗切斯特大脑和认知科学教授、该研究的主要作者杜杰·塔丁说。“对不太重要的事物不敏感使大脑在完成更重要任务时更有效率和更快。”例如驾驶。随着背景风景的快速移动，司机必须看到并避开路上的汽车、行人及其他物体。
大脑可以通过两种基本方式从移动背景中区分出这些物体。它可以增强重要的物体；或者，它可以抑制背景，并通过这种抑制来增强物体。塔丁说，后者是“更有效的选择”。“想象一下，在一个背景噪音很大的房间里试图进行对话。找到一种关闭噪音的方法比仅仅尝试更大声地说话更有效。”
虽然这些策略并不是大脑用来突出移动物体的唯一方法——例如，注意力是另一个因素——但塔丁实验室之前的研究发现了智商与抑制背景运动能力之间的联系。研究人员推测，在健康、年轻的人中，大脑中称为中颞叶视觉区（MT）的区域负责这种抑制。
为了测试人们在移动背景上识别移动物体的能力，研究人员向研究参与者展示了移动的纹理图案。在纹理背景中，有一个较小的图案物体以与背景相反的方向移动。参与者被指示报告较小图案物体的位置或形状。
研究人员发现，年轻人在看到前景中较小的移动物体方面表现更好，而在看到背景运动方面表现较差。65岁及以上的老年人则相反。他们更难看到较小的移动物体，因为他们对物体移动的背景有了更高的意识。年轻人平均需要20毫秒来挑选出移动的物体，而老年人则需要大约30毫秒。
虽然两组在任务中都很高效，只需几分之一秒就能检测到物体在背景上的移动，但“那些额外的毫秒可能会产生很大差异，”前塔丁实验室的博士后研究员、现任华盛顿大学研究助理的Woon Ju Park说。“想想那些对你的生存至关重要的事情。”一瞬间的差异可能意味着撞到或避开行人；或者，可能刚好足够的时间失去对一个顽皮孩子的视线。在动物世界中，这可能意味着生与死的区别。
研究人员推测，老年人运动分离能力受损，因为随着年龄的增长，他们的视力会发生变化，变得更加“嘈杂”。作为一种适应机制，衰老的大脑可能优先整合运动信息，而不是抑制和分割背景与前景。结果还表明，患有精神分裂症等与类似“嘈杂”视觉系统相关的心理疾病的人也可能经历整合与分离之间的权衡。
尽管研究表明，随着年龄的增长，检测移动背景上移动物体的能力会下降，但这项研究也为老年人带来了一些好消息。“通过训练，我们可以让老年人更像年轻人，”塔丁说。
研究人员发现，老年人可以通过练习移动物体的视觉分割来训练他们的大脑像年轻人一样处理运动。老年参与者每周进行四次，持续四周，他们的任务速度变得更快，与年轻同行的表现差距缩小。令人惊讶的是，研究人员发现，接受训练的老年参与者实际上并没有在看到较小的移动物体方面变得更好；他们看到物体的能力与训练开始时一样好。训练的改变是老年人对背景运动的敏感度降低，就像年轻人一样。
“大多数时候，当你训练大脑中的某些东西时，事情会变得更好，”塔丁说。“这是一个例子，通过训练，你在看到物体方面变得更好，同时对看到背景变得更糟。这向我们展示了这两件事实际上是密切相关的，因为当我们影响一个时，另一个也会改变。”