Huolellinen vilkkuminen on havaintoilmiö, jossa ihmiset, joille esitetään nopea tietosarja, voivat menettää toisen kahdesta kohteesta. Esimerkiksi jotakuta saatetaan pyytää tunnistamaan kirjaimet yksitellen esitetyssä numerojonossa. Ensimmäinen kirjain, tärkeä kohde, otettaisiin mukaan tutkittavalle, mutta toista kirjainta, joka vilkkuu sekuntia myöhemmin, ei ehkä havaita. On olemassa useita teorioita, jotka selittävät, miten ja miksi tämä toimii, ja tutkimukset ovat tutkineet sen rajoituksia ja parametreja saadakseen lisätietoja visuaalisesta havainnosta.
Koska aivot käsittelevät nopeaa tulovirtaa, sen on kohdennettava käsittelyresurssit tietojen ymmärtämiseen, tulkintaan ja tallentamiseen. Ihmisen aivot pystyvät käsittelemään huomattavia tehtäviä monimutkaisissa tehtävissä, mutta niilläkin on rajoituksia. Huolellinen vilkkuminen on esimerkki, jolla on merkittäviä vaikutuksia ihmisille, jotka työskentelevät ympäristöissä, joissa he voivat olla täynnä tietoa. Esimerkiksi lentokentän matkatavaroiden turvatarkastaja saattaa nähdä veitsen yhdessä laukussa, mutta saattaa jäädä huomaamatta toisen veitsen toisesta, joka liikkuu heti sen jälkeen, ellei laitteistoa ole kalibroitu huomionvaraisen vilkkumisen huomioon ottamiseksi.
Yksi teoria käsittää hermostoon liittyvät neurologiset prosessit. Ihmiset, jotka etsivät tiettyä kohdetta tietovirrasta, kokevat välittäjäaineiden purskeen, kun he havaitsevat kohteen. Solujen, jotka lähettävät näitä välittäjäaineita, täytyy toipua niin kutsutulla tulenkestävällä jaksolla. Tämä ajanjakso voi olla lyhyt, mutta se voi olla tarpeeksi pitkä, jotta toinen ärsyke jää väliin. Huolellinen vilkkuminen kestää noin puoli sekuntia, mikä antaa uskoa tälle hypoteesille.
Muut tutkijat ehdottavat, että havaintokapasiteetissa voi olla ongelma. Visuaaliseen havaitsemiseen ja käsittelyyn liittyy useita prosesseja, ja niiden koordinointi aivoissa voi vaatia veronsa. Ihmiset, jotka käsittelevät monimutkaisia ärsykkeitä, eivät ehkä pysty käsittelemään niitä kaikkia. Tarkkaavaisia silmänräpäyksiä koskevissa tutkimuksissa on käytetty meditaation kaltaisia työkaluja sen määrittämiseksi, onko mahdollista lisätä tarkennusta ja havaintotarkkuutta, ja jotkut viittaavat siihen, että näin on, mikä osoittaa, että aivot voitaisiin mahdollisesti kouluttaa laajentamaan havaintotaitojaan.
Mielenkiintoinen poikkeus tästä säännöstä dokumentoitiin vuonna 2008 julkaistussa Journal of Experimental Psychology -artikkelissa, jossa tutkijat havaitsivat, että kasvot eivät näyttäneet olevan tarkkaavaisia. Kasvot ovat usein poikkeus havaitsemissääntöihin, mikä voi johtua siitä, että sillä on ratkaiseva merkitys muiden ihmisten tunnistamisessa ja vuorovaikutuksessa heidän kanssaan. Ihmisten on kyettävä lukemaan kasvojen vihjeitä esimerkiksi keskustelussa, ja he ovat huonosti palveltuja, jos he eivät pystyisi saamaan tunteiden merkkejä keskustelukumppanin kasvoille.