Dobija se slika na retini očne jabučice. Ljudsko oko vidi objekte naopako.

Kroz oko, ne oko
Um može vidjeti svijet.
William Blake

Ciljevi lekcije:

edukativni:

• otkriti strukturu i značenje vizuelnog analizatora, vizuelne senzacije i percepciju;
• produbiti znanja o građi i funkciji oka kao optičkog sistema;
• objasni kako nastaje slika na mrežnjači,
• dati predstavu o kratkovidnosti i dalekovidnosti, o vrstama korekcije vida.

u razvoju:

• formirati sposobnost zapažanja, poređenja i izvođenja zaključaka;
• nastaviti razvijati logičko mišljenje;
• nastavljaju formirati ideju o jedinstvu koncepata okolnog svijeta.

edukativni:

• negovati pažljiv odnos prema svom zdravlju, otkrivati ​​pitanja higijene vida;
• nastaviti razvijati odgovoran odnos prema učenju.

Oprema:

• tabela "Vizuelni analizator",
• sklopivi model oka,
• mokri preparat "Oko sisara",
• brošura sa ilustracijama.

Tokom nastave

1. Organizacioni momenat.

2. Aktuelizacija znanja. Ponavljanje teme "Struktura oka".

3. Objašnjenje novog materijala:

Optički sistem oka.

Retina. Formiranje slike na mrežnjači.

Optičke iluzije.

Smještaj oka.

Prednost gledanja sa dva oka.

Pokret očiju.

Vizuelni nedostaci, njihova korekcija.

Higijena vida.

4. Fiksiranje.

5. Rezultati lekcije. Postavljanje domaće zadaće.

Ponavljanje teme "Struktura oka".

Nastavnik biologije:

U prošloj lekciji proučavali smo temu "Struktura oka". Pogledajmo sadržaj ove lekcije. Nastavite rečenicu:

1) Vizualna zona moždanih hemisfera nalazi se u ...

2) Daje boju oku...

3) Analizator se sastoji od...

4) Pomoćni organi oka su...

5) Očna jabučica ima ... školjke

6) Konveksno - konkavno sočivo očne jabučice je ...

Koristeći sliku, recite nam o građi i namjeni sastavnih dijelova oka.

Objašnjenje novog materijala.

Nastavnik biologije:

Oko je organ vida kod životinja i ljudi. To je samopodešavajući uređaj. Omogućava vam da vidite bliske i udaljene objekte. Sočivo se zatim skuplja gotovo u kuglu, a zatim se rasteže, čime se mijenja žižna daljina.

Optički sistem oka sastoji se od rožnjače, sočiva i staklastog tijela.

Retina (retinalna membrana koja pokriva fundus oka) ima debljinu od 0,15-0,20 mm i sastoji se od nekoliko slojeva nervnih ćelija. Prvi sloj je u blizini ćelija crnog pigmenta. Formiraju ga vizuelni receptori - štapići i čunjevi. U ljudskoj mrežnjači ima stotine puta više štapića nego čunjeva. Štapovi se vrlo brzo pobuđuju slabom svjetlošću sumraka, ali ne mogu uočiti boju. Šišarke se pobuđuju polako i samo jakom svetlošću - u stanju su da percipiraju boju. Štapići su ravnomjerno raspoređeni po mrežnjači. Neposredno nasuprot zjenice u retini nalazi se žuta mrlja, koja se sastoji isključivo od čunjeva. Prilikom razmatranja predmeta, pogled se pomiče tako da slika pada na žutu mrlju.

Grane se protežu od nervnih ćelija. Na jednom mjestu mrežnice skupljaju se u snop i formiraju optički nerv. Više od milion vlakana prenosi vizuelne informacije do mozga u obliku nervnih impulsa. Ovo mjesto, lišeno receptora, naziva se slijepa mrlja. Analiza boje, oblika, osvjetljenja predmeta, njegovih detalja, započeta u retini, završava se u zoni korteksa. Ovdje se prikupljaju sve informacije, dekodiraju i sumiraju. Kao rezultat toga, formira se ideja o predmetu. "Vidi" mozak, ne oko.

Dakle, vid je subkortikalni proces. Zavisi od kvaliteta informacija koje dolaze iz očiju u moždanu koru (okcipitalnu regiju).

Nastavnik fizike:

Saznali smo da se optički sistem oka sastoji od rožnjače, sočiva i staklastog tijela. Svetlost, prelomljena u optičkom sistemu, daje stvarne, redukovane, inverzne slike objekata koji se razmatraju na mrežnjači.

Johannes Kepler (1571 - 1630) je prvi dokazao da se slika na mrežnjači invertuje konstruisanjem putanje zraka u optičkom sistemu oka. Da bi testirao ovaj zaključak, francuski naučnik René Descartes (1596. - 1650.) uzeo je oko bika i, nakon što je sa njegovog zadnjeg zida sastrugao neprozirni sloj, stavio ga u rupu napravljenu u kapci na prozoru. I baš tu, na prozirnom zidu fundusa, ugledao je obrnutu sliku slike posmatrane sa prozora.

Zašto onda vidimo sve objekte onakvima kakvi jesu, tj. naopačke?

Činjenica je da se proces vida kontinuirano korigira mozak, koji prima informacije ne samo preko očiju, već i preko drugih osjetilnih organa.

Godine 1896. američki psiholog J. Stretton postavio je eksperiment na sebi. Stavio je posebne naočale, zahvaljujući kojima slike okolnih objekata na mrežnjači oka nisu bile obrnute, već direktne. I šta? Svijet u Strettonovom umu se okrenuo naglavačke. Počeo je da vidi sve naopačke. Zbog toga je došlo do neusklađenosti u radu očiju sa drugim čulima. Naučnik je razvio simptome morske bolesti. Tri dana je osjećao mučninu. Međutim, četvrtog dana tijelo se počelo vraćati u normalu, a petog dana Stretton se počeo osjećati isto kao i prije eksperimenta. Mozak naučnika se navikao na nove uslove rada i ponovo je počeo da vidi sve predmete ravno. Ali kada je skinuo naočare, sve se ponovo okrenulo naopačke. U roku od sat i po, vid mu se vratio i ponovo je počeo normalno da vidi.

Zanimljivo je da je takva adaptacija karakteristična samo za ljudski mozak. Kada su u jednom od eksperimenata na majmuna stavljene prevrnute čaše, on je zadobio takav psihološki udarac da je nakon nekoliko pogrešnih pokreta i pada došao u stanje nalik komi. Njeni refleksi su počeli da blede, krvni pritisak je pao, a disanje je postalo učestalo i plitko. Ne postoji ništa slično kod ljudi. Međutim, ljudski mozak nije uvijek u stanju nositi se s analizom slike dobivene na mrežnici. U takvim slučajevima nastaju iluzije vida - posmatrani predmet nam se ne čini onakvim kakav stvarno jeste.

Naše oči ne mogu uočiti prirodu objekata. Stoga im ne namećujte zablude razuma. (Lukrecije)

Vizuelne samoobmane

Često govorimo o "obmani vida", "obmani sluha", ali ti izrazi su netačni. Nema obmane osećanja. Filozof Kant je o tome prikladno rekao: „Čula nas ne varaju – ne zato što uvek sude ispravno, već zato što uopšte ne sude“.

Šta nas onda vara u takozvanim "obmanama" čula? Naravno, ono što u ovom slučaju "sudi", tj. naš vlastiti mozak. Zaista, većina optičkih iluzija ovisi isključivo o činjenici da ne samo da vidimo, već i nesvjesno razmišljamo i nehotice se zavaravamo. Ovo su obmane prosuđivanja, a ne osjećaja.

Galerija slika, ili šta vidite

Ćerka, majka i brkati otac?

Indijac ponosno gleda u sunce i Eskim sa kapuljačom okrenut leđima...

Mladi i stari ljudi

Mlade i stare žene

Jesu li linije paralelne?

Je li četverougao kvadrat?

Koja je elipsa veća - donja ili unutrašnja gornja?

Šta je više na ovoj slici - visina ili širina?

Koja linija je nastavak prve?

Da li primjećujete "drhtanje" kruga?

Postoji još jedna karakteristika vida koja se ne može zanemariti. Poznato je da kada se promijeni udaljenost od sočiva do objekta, mijenja se i udaljenost do njegove slike. Kako ostaje jasna slika na mrežnjači kada pogled prebacimo s udaljenog objekta na bliži?

Kao što znate, mišići koji su pričvršćeni za sočivo mogu promijeniti zakrivljenost njegovih površina, a time i optičku snagu oka. Kada gledamo udaljene objekte, ovi mišići su u opuštenom stanju, a zakrivljenost sočiva je relativno mala. Prilikom gledanja u obližnje objekte, očni mišići stisnu leću, a njena zakrivljenost, a samim tim i optička snaga se povećavaju.

Zove se sposobnost oka da se prilagodi gledanju na blizinu i na daljinu smještaj(od lat. accomodatio - prilagođavanje).

Zahvaljujući akomodaciji, osoba uspijeva fokusirati slike različitih objekata na istoj udaljenosti od sočiva - na mrežnjaču.

Međutim, s vrlo bliskim položajem predmeta koji se razmatra povećava se napetost mišića koji deformiraju sočivo, a rad oka postaje zamoran. Optimalna udaljenost za čitanje i pisanje za normalno oko je oko 25 cm. Ova udaljenost se naziva najboljom vidnom udaljenosti.

Nastavnik biologije:

Koje su prednosti gledanja na oba oka?

1. Vidno polje osobe se povećava.

2. Zahvaljujući prisustvu dva oka možemo razlikovati koji je predmet bliži, a koji dalji od nas.

Činjenica je da se na mrežnici desnog i lijevog oka slike razlikuju jedna od druge (što odgovara pogledu na objekte, takoreći desno i lijevo). Što je objekt bliže, to je razlika uočljivija. Stvara utisak razlike u udaljenostima. Ista sposobnost oka omogućava vam da vidite predmet u volumenu, a ne ravnom. Ova sposobnost se naziva stereoskopski vid. Zajednički rad obje hemisfere mozga omogućava razlikovanje objekata, njihovog oblika, veličine, lokacije, kretanja. Efekat trodimenzionalnog prostora može nastati kada posmatramo ravnu sliku.

Nekoliko minuta gledajte sliku na udaljenosti od 20 - 25 cm od očiju.

Gledajte 30 sekundi u vješticu na metli ne skrećući pogled.

Brzo prebacite pogled na crtež zamka i pogledajte, brojeći do 10, otvor kapije. U otvoru ćete vidjeti bijelu vješticu na sivoj pozadini.

Kada pogledate svoje oči u ogledalu, vjerovatno ćete primijetiti da oba oka vrše velike i jedva primjetne pokrete striktno istovremeno, u istom smjeru.

Da li oči uvijek izgledaju ovako? Kako se ponašamo u poznatoj prostoriji? Zašto su nam potrebni pokreti očiju? Potrebni su za početni pregled. Gledajući oko sebe, formiramo holističku sliku, a sve se to prenosi u memoriju. Stoga, za prepoznavanje dobro poznatih objekata, pokret očiju nije potreban.

Nastavnik fizike:

Jedna od glavnih karakteristika vida je vidna oštrina. Vizija ljudi se menja sa godinama, jer. sočivo gubi elastičnost, sposobnost promjene svoje zakrivljenosti. Postoji dalekovidnost ili kratkovidnost.

Kratkovidnost je nedostatak vida kod kojeg se paralelni zraci, nakon prelamanja u oku, ne skupljaju na mrežnjači, već bliže sočivu. Slike udaljenih objekata stoga ispadaju nejasne, mutne na mrežnjači. Da bi se dobila oštra slika na mrežnjači, predmetni predmet se mora približiti oku.

Udaljenost najboljeg vida za kratkovidnu osobu je manja od 25 cm, pa su ljudi sa sličnim nedostatkom renija primorani da čitaju tekst, stavljajući ga blizu očiju. Miopija može biti uzrokovana sljedećim razlozima:

• prekomjerna optička snaga oka;
• izduženje oka duž njegove optičke ose.

Obično se razvija u školskim godinama i po pravilu se povezuje sa produženim čitanjem ili pisanjem, posebno pri slabom osvjetljenju i nepravilnom postavljanju izvora svjetlosti.

Dalekovidnost je nedostatak vida u kojem se paralelne zrake, nakon prelamanja u oku, konvergiraju pod takvim kutom da se fokus ne nalazi na mrežnici, već iza nje. Slike udaljenih objekata na mrežnjači ponovo su nejasne, mutne.

Nastavnik biologije:

Da biste spriječili vizualni zamor, postoji niz setova vježbi. Nudimo vam neke od njih:

Opcija 1 (trajanje 3-5 minuta).

1. Početni položaj – sedeći u udobnom položaju: kičma je ravna, oči otvorene, pogled usmeren pravo. Vrlo je lako za napraviti, bez stresa.

Gledajte lijevo - pravo, desno - pravo, gore - pravo, dolje - pravo, bez odlaganja u dodijeljenoj poziciji. Ponovite 1-10 puta.

2. Gledajte dijagonalno: lijevo - dolje - pravo, desno - gore - pravo, desno - dolje - pravo, lijevo - gore - pravo. I postepeno povećavajte kašnjenja u dodijeljenom položaju, disanje je proizvoljno, ali pazite da nema kašnjenja. Ponovite 1-10 puta.

3. Kružni pokreti očiju: 1 do 10 krugova lijevo i desno. U početku brže, a zatim postepeno usporite.

4. Pogledajte vrh prsta ili olovke koji se drži 30 cm od očiju, a zatim u daljinu. Ponovite nekoliko puta.

5. Pažljivo i mirno pogledajte pravo ispred sebe, pokušavajući da vidite jasnije, a zatim trepnite nekoliko puta. Zatvorite kapke, a zatim trepnite nekoliko puta.

6. Promjena žižne daljine: pogledajte vrh nosa, a zatim u daljinu. Ponovite nekoliko puta.

7. Masirajte očne kapke, nježno ih gladeći kažiprstom i srednjim prstima u smjeru od nosa do sljepoočnica. Ili: zatvorite oči i jastučićima dlana, veoma nežno dodirujući, povucite duž gornjih kapaka od slepoočnica do mosta nosa i nazad, samo 10 puta prosečnim tempom.

8. Protrljajte dlanove jedan o drugi i lako, bez napora pokrijte njima prethodno zatvorene oči kako biste ih potpuno blokirali od svjetlosti na 1 minut. Zamislite da ste uronjeni u potpuni mrak. Otvori oči.

Opcija 2 (trajanje 1-2 min).

1. Sa ocenom 1-2, fiksacija očiju na bliski (udaljenost 15-20 cm) predmet, sa ocenom 3-7, pogled se prenosi na udaljeni predmet. Pri brojanju do 8, pogled se ponovo prebacuje na bliski objekat.

2. Nepokretnom glavom, na račun 1, okrenite oči okomito prema gore, na račun 2 - dolje, pa opet gore. Ponovite 10-15 puta.

3. Zatvorite oči na 10-15 sekundi, otvorite i pomjerite oči udesno i lijevo, zatim gore-dolje (5 puta). Slobodno, bez napetosti, gledajte u daljinu.

Opcija 3 (trajanje 2-3 minute).

Vježbe se izvode u "sjedećem" položaju, naslonjeni na stolicu.

1. Gledajte pravo ispred sebe 2-3 sekunde, a zatim spustite oči na 3-4 sekunde. Ponavljajte vježbu 30 sekundi.

2. Podignite oči prema gore, spustite ih dolje, povucite oči udesno, pa ulijevo. Ponovite 3-4 puta. Trajanje 6 sekundi.

3. Podignite oči prema gore, pravite ih kružnim pokretima u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, a zatim u smjeru kazaljke na satu. Ponovite 3-4 puta.

4. Čvrsto zatvorite oči na 3-5 sekundi, otvorite 3-5 sekundi. Ponovite 4-5 puta. Trajanje 30-50 sekundi.

Konsolidacija.

Nude se nestandardne situacije.

1. Kratkovidni učenik percipira slova napisana na tabli kao nejasna, nejasna. Mora da napreže vid kako bi se oko smestilo ili na tablu ili na svesku, što je štetno i za vid i nervni sistem. Predložite dizajn takvih naočala za školarce kako bi izbjegli stres prilikom čitanja teksta s ploče.

2. Kada se sočivo neke osobe zamuti (na primjer, kod katarakte), obično se uklanja i zamjenjuje plastičnim sočivom. Takva zamjena lišava oku mogućnost akomodacije i pacijent mora koristiti naočale. Nedavno su u Njemačkoj počeli proizvoditi umjetna sočiva koja mogu samofokusirati. Pogodite koja je karakteristika dizajna izmišljena za smještaj oka?

3. H. G. Wells je napisao roman Nevidljivi čovjek. Agresivna nevidljiva ličnost htela je da pokori ceo svet. Razmislite o neuspjehu ove ideje? Kada je objekat u okruženju nevidljiv? Kako može vidjeti oko nevidljivog čovjeka?

Rezultati lekcije. Postavljanje domaće zadaće.

• § 57, 58 (biologija),
• § 37.38 (fizika), ponuditi nestandardne zadatke na temu koja se proučava (fakultativno).

Nemoguće figure i dvosmislene slike nisu nešto što se ne može shvatiti doslovno: oni nastaju u našem mozgu. Budući da proces opažanja ovakvih figura ide čudnim nestandardnim putem, posmatrač shvata da se nešto neobično dešava u njegovoj glavi. Da bismo bolje razumjeli proces koji nazivamo "vizija", korisno je imati ideju o tome kako naši osjetilni organi (oči i mozak) pretvaraju svjetlosne podražaje u korisne informacije.

Oko kao optički uređaj

Oko (vidi sliku 1) radi kao kamera. Leća (leća) projicira obrnutu smanjenu sliku iz vanjskog svijeta na mrežnicu (retinu) - mrežu fotoosjetljivih stanica smještenih nasuprot zjenice (zenice) i zauzimaju više od polovine površine unutrašnje površine očnu jabučicu. Kao optički instrument, oko je dugo bilo mala misterija. Dok je kamera fokusirana pomeranjem sočiva bliže ili dalje od fotoosetljivog sloja, njena sposobnost prelamanja svetlosti se prilagođava tokom akomodacije (prilagođavajući oko određenoj udaljenosti). Oblik očne leće mijenja cilijarni mišić. Kada se mišić kontrahira, sočivo postaje okruglo, donoseći fokusiranu sliku bližih objekata mrežnjači. Otvor ljudskog oka se podešava na isti način kao i kod fotoaparata. Zjenica kontrolira veličinu otvora sočiva, širi se ili skuplja uz pomoć radijalnih mišića, bojeći šarenicu oka (iris) svojom karakterističnom bojom. Kada se naše oko pomakne na područje na koje želi da se fokusira, žižna daljina i veličina zenice se trenutno prilagođavaju traženim uslovima „automatski“.

Struktura retine (slika 2), fotosenzitivnog sloja unutar oka, veoma je složena. Očni živac (zajedno sa krvnim sudovima) polazi od stražnjeg zida oka. Ovo područje nema fotosenzitivne ćelije i poznato je kao slijepa mrlja. Nervna vlakna se granaju i završavaju u tri različite vrste ćelija koje hvataju svjetlost koja ulazi u njih. Procesi koji dolaze iz trećeg, najdubljeg sloja ćelija sadrže molekule koji privremeno mijenjaju svoju strukturu prilikom obrade dolazne svjetlosti i pritom emituju električni impuls. Fotosenzitivne ćelije nazivaju se štapići (šipići) i čunjevi (čušarci) u obliku njihovih procesa. Češeri su osjetljivi na boju, dok štapići nisu. S druge strane, fotoosjetljivost štapića je mnogo veća od one kod čunjeva. Jedno oko sadrži oko stotinu miliona štapića i šest miliona čunjića, neravnomjerno raspoređenih po retini. Tačno nasuprot zjenice nalazi se takozvana macula lutea (slika 3), koja se sastoji samo od čunjeva u relativno gustoj koncentraciji. Kada želimo da vidimo nešto u fokusu, postavljamo oči tako da slika pada na makulu. Postoje mnoge međusobne veze između ćelija retine, a električni impulsi od sto miliona fotosenzitivnih ćelija šalju se u mozak duž samo milion nervnih vlakana. Dakle, oko se površno može opisati kao foto ili televizijska kamera napunjena fotoosjetljivim filmom.

Od svjetlosnog pulsa do informacija

Ali kako zaista vidimo? Do nedavno, ovo pitanje je bilo teško rješivo. Najbolji odgovor na ovo pitanje bio je sljedeći: postoji područje u mozgu koje je specijalizirano za vid, u kojem se slika primljena iz mrežnice formira u obliku moždanih stanica. Što više svjetlosti pada na ćeliju retine, to intenzivnije radi moždana stanica koja joj odgovara, odnosno aktivnost moždanih stanica u našem vizualnom centru ovisi o distribuciji svjetlosti koja pada na retinu. Ukratko, proces počinje slikom na mrežnjači i završava odgovarajućom slikom na malom "ekranu" moždanih stanica. Naravno, ovo ne objašnjava viziju, već jednostavno prebacuje problem na dublji nivo. Kome je suđeno da vidi ovu unutrašnju sliku? Ova situacija je dobro ilustrovana na slici 5, preuzetoj iz Descartesovog djela "Le traité de l" homme". U ovom slučaju sva nervna vlakna završavaju u određenoj žlijezdi, koju je Descartes zamišljao kao mjesto duše, a to je ona. ko vidi unutrašnju sliku. Ali ostaje pitanje: kako zapravo "vizija" funkcioniše?

Ideja o mini-posmatraču u mozgu ne samo da nije dovoljna da objasni viziju, već zanemaruje i tri aktivnosti koje očigledno izvodi direktno sam vizuelni sistem. Na primjer, pogledajmo sliku na slici 4 (od Kanizse). Po njihovim izrezima vidimo trokut u tri kružna segmenta. Ovaj trougao nije predstavljen mrežnjači, ali je rezultat nagađanja našeg vizuelnog sistema! Takođe, gotovo je nemoguće pogledati sliku 6, a da ne vidimo neprekidne nizove kružnih obrazaca koji se bore za našu pažnju, kao da direktno doživljavamo unutrašnju vizuelnu aktivnost. Mnogi smatraju da je njihov vizuelni sistem potpuno zbunjen Dallenbachovom figurom (slika 8), dok traže načine da protumače ove crno-bijele mrlje u nekom obliku koji razumiju. Da vas poštedi bola, slika 10 nudi tumačenje koje će vaš vizuelni sistem prihvatiti jednom za svagda. Za razliku od prethodnog crteža, neće vam biti teško da rekonstruišete nekoliko poteza mastilom na slici 7 u sliku dvoje ljudi koji razgovaraju.

Na primjer, potpuno drugačiju metodu vida ilustruje istraživanje Wernera Reichardta iz Tibingena, koji je proveo 14 godina proučavajući vid i sistem kontrole leta kućne muhe. Za ove studije dobio je Heineken nagradu 1985. Kao i mnogi drugi insekti, muva ima složene oči sastavljene od stotina pojedinačnih štapića, od kojih je svaki poseban fotoosjetljivi element. Sistem kontrole leta muhe sastoji se od pet nezavisnih podsistema koji rade izuzetno brzo (brzina reakcije oko 10 puta veća od ljudske) i efikasno. Na primjer, podsistem za slijetanje radi na sljedeći način. Kada mušino vidno polje "eksplodira" (jer je površina blizu), muva se kreće prema centru "eksplozije". Ako je centar preko puta, automatski će se okrenuti naopako. Čim noge muve dodirnu površinu, "podsistem" za sletanje je onemogućen. Kada leti, muva izdvaja samo dvije vrste informacija iz svog vidnog polja: tačku u kojoj se nalazi pokretna tačka određene veličine (koja mora odgovarati veličini muhe na udaljenosti od 10 centimetara) i smjer i brzinu kretanja ove tačke kroz vidno polje. Obrada ovih podataka pomaže da se automatski ispravi putanja leta. Malo je vjerovatno da muva ima potpunu sliku svijeta oko sebe. Ona ne vidi ni površine ni predmete. Ulazni vizuelni podaci koji se obrađuju na određeni način prenose se direktno u motorni podsistem. Dakle, ulazni vizuelni podaci se ne pretvaraju u unutrašnju sliku, već u formu koja omogućava muši da adekvatno reaguje na svoje okruženje. Isto se može reći i za tako beskrajno složeniji sistem kao što je čovjek.

Mnogo je razloga zašto su se naučnici toliko dugo suzdržavali od rješavanja fundamentalnog pitanja, kako ga čovjek vidi. Ispostavilo se da je potrebno prvo objasniti mnoge druge aspekte vida — složenu strukturu mrežnjače, vid u boji, kontrast, naknadne slike itd. Međutim, suprotno očekivanjima, otkrića na ovim prostorima nisu u stanju da rasvijetle rješenje glavnog problema. Još značajniji problem bio je nedostatak bilo kakvog opšteg koncepta ili šeme u kojoj bi bile navedene sve vizuelne pojave. Relativna ograničenja konvencionalnih područja istraživanja mogu se izvući iz izvrsnog T.N. Comsweet na temu vizuelne percepcije, na osnovu njegovih predavanja za studente prvog i drugog semestra. U predgovoru, autor piše: „Želim da opišem fundamentalne aspekte koji leže u osnovi ogromnog polja koje mi slučajno nazivamo vizuelnom percepcijom“. Međutim, dok proučavamo sadržaj ove knjige, ispostavilo se da su te "temeljne teme" apsorpcija svjetlosti štapićima i čunjićima retine, vid boja, načini na koje senzorne ćelije mogu povećati ili smanjiti granice međusobnog uticaj jedni na druge, frekvenciju električnih signala koji se prenose kroz senzorne ćelije itd. Danas istraživanja u ovoj oblasti idu potpuno novim putevima, što rezultira zbunjujućom raznolikošću u profesionalnoj štampi. I samo specijalista može stvoriti opštu sliku razvoja nove nauke o viziji. "Postojao je samo jedan pokušaj da se kombinuje nekoliko novih ideja i rezultata istraživanja na način pristupačan laiku. Pa čak i ovde pitanja "Šta je Vizija?" i „Kako vidimo?“ nisu postali glavna pitanja za diskusiju.

Od slike do obrade podataka

David Marr iz Laboratorije za umjetnu inteligenciju na Tehnološkom institutu Massachusettsa prvi je pokušao pristupiti ovoj temi iz potpuno drugačijeg ugla u svojoj knjizi "Vizija" (Vision), objavljenoj nakon njegove smrti. U njemu je nastojao da razmotri glavni problem i predloži moguće načine za njegovo rješavanje. Marrovi rezultati, naravno, nisu konačni i do danas su otvoreni za istraživanje iz različitih pravaca, ali je ipak glavna prednost njegove knjige njena logičnost i konzistentnost zaključaka. U svakom slučaju, Marrov pristup pruža vrlo koristan okvir na kojem se mogu graditi studije nemogućih objekata i dualnih figura. Na sljedećim stranicama pokušat ćemo pratiti Marrov tok misli.

Marr je ovako opisao nedostatke tradicionalne teorije vizualne percepcije:

"Pokušati razumjeti vizualnu percepciju proučavajući samo neurone je kao pokušavati razumjeti let ptice proučavajući samo njeno perje. To je jednostavno nemoguće. Da bismo razumjeli let ptice, moramo razumjeti aerodinamiku, a tek onda strukturu perja i raznih oblika ptičjih krila imat će bilo kakvo značenje za nas. značenje." U ovom kontekstu, Marr pripisuje JJ Gobsonu kao prvog koji se dotaknuo važnih pitanja u ovom polju vizije. Prema Marru, Gibsonov najvažniji doprinos je bio da je „najvažnije u osjetilima da su oni kanali informacija iz vanjskog svijeta u našu percepciju (...) Postavio je kritičko pitanje – Kako svako od nas postiže iste rezultate kada percipira u svakodnevnom životu u okruženje koje se stalno menja? Ovo je vrlo važno pitanje, koje pokazuje da je Gibson ispravno smatrao problem vizualne percepcije kao obnavljanje, od informacija primljenih od senzora, „ispravnih“ svojstava objekata u vanjskom svijetu. „I tako smo došli do polja obrade informacija.

Nema sumnje da je Marr želio zanemariti druga objašnjenja za fenomen vida. Naprotiv, on posebno naglašava da se vizija ne može na zadovoljavajući način objasniti samo sa jedne tačke gledišta. Moraju se pronaći objašnjenja za svakodnevne događaje u skladu sa rezultatima eksperimentalne psihologije i svim otkrićima u ovoj oblasti do kojih su došli psiholozi i neurolozi u oblasti anatomije nervnog sistema. Što se tiče obrade informacija, kompjuterski naučnici bi želeli da znaju kako se vizuelni sistem može programirati, koji algoritmi su najprikladniji za dati zadatak. Ukratko, kako se vizija može programirati. Samo sveobuhvatna teorija može se prihvatiti kao zadovoljavajuće objašnjenje za proces gledanja.

Marr je radio na ovom problemu od 1973. do 1980. godine. Nažalost, nije uspio dovršiti svoj rad, ali je mogao postaviti čvrste temelje za dalja istraživanja.

Od neurologije do vizuelnog mehanizma

Vjerovanje da mnoge ljudske funkcije kontrolira mozak dijele neurolozi od ranog 19. stoljeća. Različita su se mišljenja o pitanju da li se pojedini dijelovi moždane kore koriste za izvođenje pojedinačnih operacija ili je cijeli mozak uključen u svaku operaciju. Danas je čuveni eksperiment francuskog neurologa Pierre Paul Broca doveo do opšteg prihvatanja teorije specifične lokacije. Broca je liječio pacijenta koji nije mogao govoriti 10 godina, iako su mu glasne žice bile u redu. Kada je čovjek umro 1861. godine, obdukcija je pokazala da mu je lijeva strana mozga deformisana. Broca je sugerirao da govor kontrolira ovaj dio moždane kore. Njegovu teoriju potvrdili su naknadni pregledi pacijenata s ozljedama mozga, što je na kraju omogućilo označavanje centara vitalnih funkcija u ljudskom mozgu.

Vek kasnije, 1950-ih, naučnici D.Kh. Hubel (D.H. Hubel) i T.N. Wiesel (T.N. Wiesel) je provodio eksperimente na mozgovima živih majmuna i mačaka. U vidnom centru korteksa velikog mozga pronašli su nervne ćelije koje su posebno osetljive na horizontalne, vertikalne i dijagonalne linije u vidnom polju (slika 9). Njihovu sofisticiranu tehniku ​​mikrohirurgije kasnije su usvojili i drugi naučnici.

Dakle, moždana kora ne sadrži samo centre za obavljanje različitih funkcija, već unutar svakog centra, kao što je, na primjer, u vizualnom centru, pojedinačne nervne ćelije se aktiviraju samo kada se primaju vrlo specifični signali. Ovi signali koji dolaze iz mrežnjače oka koreliraju s dobro definiranim situacijama u vanjskom svijetu. Danas se pretpostavlja da su informacije o različitim oblicima i prostornom rasporedu objekata sadržane u vizuelnoj memoriji, a informacije iz aktiviranih nervnih ćelija se porede sa tim pohranjenim informacijama.

Ova teorija detektora utjecala je na trend u istraživanju vizualne percepcije sredinom 1960-ih. Naučnici povezani sa "vještačkom inteligencijom" slijedili su isti put. Kompjuterska simulacija procesa ljudskog vida, nazvana i "mašinska vizija", smatrala se jednim od najlakše ostvarivih ciljeva u ovim studijama. Ali stvari su se ispostavile malo drugačije. Ubrzo je postalo jasno da je praktično nemoguće napisati programe koji bi mogli prepoznati promjene u intenzitetu svjetlosti, sjenkama, teksturi površine i nasumične kolekcije složenih objekata u smislene obrasce. Štoviše, takvo prepoznavanje uzoraka zahtijevalo je neograničene količine memorije, budući da slike nebrojenog broja objekata moraju biti pohranjene u memoriji u nebrojenom broju varijacija u lokaciji i svjetlosnim situacijama.

Bilo kakav dalji napredak na polju prepoznavanja obrazaca u stvarnom svijetu nije bio moguć. Sumnjivo je da će kompjuter ikada moći da simulira ljudski mozak. U poređenju sa ljudskim mozgom, u kojem svaka nervna ćelija ima oko 10.000 veza sa drugim nervnim ćelijama, omjer kompjuterskog ekvivalenta 1:1 teško da je adekvatan!

Predavanje Elizabeth Warrington

Godine 1973. Marr je prisustvovao predavanju britanske neurologinje Elizabeth Warrington. Napomenula je da veliki broj pacijenata sa parijetalnim oštećenjem desne strane mozga, koje je pregledala, može savršeno prepoznati i opisati mnoge objekte, pod uslovom da su ti objekti posmatrani u njihovom uobičajenom obliku. Na primjer, takvi pacijenti su lako prepoznali kantu kada se gledaju sa strane, ali nisu mogli prepoznati istu kantu kada se gledaju odozgo. Zapravo, čak i kada im je rečeno da u kantu gledaju odozgo, glatko su odbili da poveruju! Još više iznenađuje ponašanje pacijenata sa oštećenjem lijeve strane mozga. Takvi pacijenti obično ne mogu govoriti i stoga ne mogu verbalno imenovati predmet koji gledaju ili opisati njegovu svrhu. Međutim, oni mogu pokazati da ispravno percipiraju geometriju objekta bez obzira na ugao gledanja. To je navelo Marra da napiše sljedeće: "Warringtonovo predavanje me je potaknulo na sljedeće zaključke. Prvo, ideja o obliku predmeta pohranjena je na nekom drugom mjestu u mozgu, zbog čega ideje o obliku predmeta Drugo, sama vizija može pružiti unutrašnji opis oblika posmatranog objekta, čak i ako se taj predmet normalno ne prepoznaje... Elizabeth Warrington je ukazala na najbitniju činjenicu ljudskog vida – govori oblika, prostora i relativnog položaja objekata." Ako je to tačno, onda će naučnici koji rade na polju vizuelne percepcije i veštačke inteligencije (uključujući i one koji rade na polju mašinskog vida) morati da promene teoriju detektora iz Hubelovih eksperimenata za potpuno novi set taktika.

Teorija modula

Druga polazna tačka u Marrovom istraživanju (nakon Warringtonovog rada) je pretpostavka da naš vizuelni sistem ima modularnu strukturu. U kompjuterskom smislu, naš glavni program "Vision" pokriva širok spektar potprograma, od kojih je svaka potpuno nezavisna od drugih, i može raditi nezavisno od drugih potprograma. Vrhunski primjer takve potprograma (ili modula) je stereoskopski vid, koji percipira dubinu kao rezultat obrade slika iz oba oka, koje su slike koje se malo razlikuju jedna od druge. Nekada je bilo da da bismo vidjeli u tri dimenzije prvo prepoznamo cijelu sliku, a zatim odlučujemo koji su objekti bliži, a koji dalji. Godine 1960., Bela Julesz, koji je 1985. nagrađen Heineken nagradom, uspio je pokazati da se prostorna percepcija sa dva oka javlja isključivo upoređivanjem malih razlika između dvije slike snimljene iz mrežnjače oba oka. Dakle, može se osjetiti dubina čak i tamo gdje nema objekata niti bi ih trebalo biti. Za svoje eksperimente, Jules je smislio stereograme koji se sastoje od nasumično postavljenih tačaka (vidi sliku 11). Slika koju vidi desno oko je identična slici koju vidi lijevo oko u svim osim kvadratnog središnjeg područja, koje je izrezano i lagano pomjereno na jednu ivicu i ponovo poravnato s pozadinom. Preostala bijela praznina je tada popunjena nasumičnim tačkama. Kada se dvije slike (na kojima se nijedan objekt ne prepoznaje) gledaju kroz stereoskop, kvadrat koji je prethodno izrezan će izgledati kao da lebdi iznad pozadine. Takvi stereogrami sadrže prostorne podatke koje naš vizuelni sistem automatski obrađuje. Dakle, stereoskopija je autonomni modul vizuelnog sistema. Teorija modula se pokazala prilično efikasnom.

Od 2D slike retine do 3D modela

Vizija je proces u više koraka koji transformiše dvodimenzionalne reprezentacije vanjskog svijeta (slike na mrežnici) u korisne informacije za promatrača. Počinje sa dvodimenzionalnom slikom mrežnjače koja, iako za sada ignoriše vid boja, zadržava samo nivoe intenziteta svetlosti. U prvom koraku, sa samo jednim modulom, ovi nivoi intenziteta se pretvaraju u promene intenziteta ili, drugim rečima, u konture koje pokazuju nagle promene u intenzitetu svetlosti. Marr je tačno ustanovio koji je algoritam u ovom slučaju (matematički opisan i, usput rečeno, veoma složen) i kako naša percepcija i nervne ćelije izvršavaju ovaj algoritam. Rezultat prvog koraka Marr je nazvao "primarna skica", koja nudi sažetak promjena intenziteta svjetlosti, njihovih odnosa i distribucije u vidnom polju (slika 12). Ovo je važan korak, jer se u svijetu koji vidimo, promjena intenziteta često povezuje s prirodnim konturama objekata. Drugi korak nas dovodi do onoga što je Marr nazvao "2,5 dimenzionalnom skicom". 2,5-dimenzionalna skica odražava orijentaciju i dubinu vidljivih površina ispred posmatrača. Ova slika je izgrađena na osnovu podataka iz ne jednog, već nekoliko modula. Marr je skovao veoma širok koncept "2,5-dimenzionalnosti" kako bi naglasio da radimo sa prostornim informacijama koje su vidljive iz ugla posmatrača. Za 2,5-dimenzionalnu skicu karakteristična su izobličenja perspektive i u ovoj fazi stvarni prostorni raspored objekata još nije moguće jednoznačno odrediti. Ovdje prikazana 2.5D slika skice (Slika 13) ilustruje nekoliko informativnih područja u obradi takve skice. Međutim, slike ove vrste se ne formiraju u našem mozgu.

Vizualni sistem je do sada funkcionisao autonomno, automatski i nezavisno od podataka o spoljašnjem svetu pohranjenih u mozgu, koristeći nekoliko modula. Međutim, u završnoj fazi procesa moguće je pozvati se na već dostupne informacije. Ova posljednja faza obrade daje 3D model - jasan opis nezavisan od ugla gledanja posmatrača i pogodan za direktno poređenje sa vizuelnim informacijama pohranjenim u mozgu.

Prema Marru, glavnu ulogu u konstrukciji trodimenzionalnog modela igraju komponente usmjeravajućih osa oblika objekata. Oni koji nisu upoznati s ovom idejom mogu je smatrati nevjerojatnom, ali u stvari postoje dokazi koji podržavaju ovu hipotezu. Prvo, mnogi predmeti okolnog svijeta (posebno životinje i biljke) mogu se prilično jasno prikazati u obliku cijevi (ili žice) modela. Zaista, lako možemo prepoznati ono što je prikazano na reprodukciji u obliku komponenti vodećih osovina (slika 14).

Drugo, ova teorija nudi uvjerljivo objašnjenje za činjenicu da smo u mogućnosti vizualno rastaviti objekt na njegove sastavne dijelove. To se odražava u našem jeziku, koji svakom dijelu objekta daje različita imena. Dakle, kada se opisuje ljudsko tijelo, oznake kao što su "telo", "ruka" i "prst" označavaju različite dijelove tijela prema njihovim komponentama osa (slika 15).

Treće, ova teorija je u skladu s našom sposobnošću da generaliziramo i u isto vrijeme razlikujemo forme. Uopštavamo tako što grupišemo objekte sa istim glavnim osovinama, a razlikujemo se analizirajući podređene osi poput grana drveta. Marr je predložio algoritme pomoću kojih se 2,5-dimenzionalni model pretvara u trodimenzionalni. Ovaj proces je također uglavnom autonoman. Marr je primetio da algoritmi koje je razvio rade samo kada se koriste čiste ose. Na primjer, ako se nanese na zgužvani komad papira, moguće ose bi bilo vrlo teško identificirati i algoritam bi bio neprimjenjiv.

Veza između 3D modela i vizualnih slika pohranjenih u mozgu aktivira se u procesu prepoznavanja objekata.

Ovdje postoji veliki jaz u našem znanju. Kako se te vizualne slike pohranjuju u mozgu? Kako teče proces priznavanja? Kako se pravi poređenje između poznatih slika i novokomponovane 3D slike? Ovo je poslednja tačka koju je Marr uspeo da dotakne (slika 16), ali je potrebna ogromna količina naučnih podataka da bi se donela izvesnost u ovo pitanje.

Iako ni sami nismo svjesni različitih faza vizualne obrade, postoje mnoge upečatljive paralele između faza i različitih načina na koje smo vremenom prenijeli utisak prostora na dvodimenzionalnu površinu.

Dakle, pointilisti naglašavaju nekonturnu sliku mrežnice, dok slike linija odgovaraju fazi početne skice. Kubističke slike se mogu uporediti sa obradom vizuelnih podataka u pripremi za izradu konačnog trodimenzionalnog modela, iako to svakako nije bila namera umetnika.

Čovek i kompjuter

U svom kompleksnom pristupu ovoj temi, Marr je nastojao pokazati da možemo razumjeti proces gledanja bez potrebe da se oslanjamo na znanje koje je već dostupno mozgu.

Time je otvorio novi put istraživačima u oblasti vizuelne percepcije. Njegove ideje se mogu iskoristiti da se utrne put za efikasniji način implementacije vizuelnog motora. Kada je Marr pisao svoju knjigu, morao je biti svjestan napora koje će njegovi čitaoci morati uložiti da slijede njegove ideje i zaključke. To se može pratiti kroz njegov rad i najjasnije se vidi u završnom poglavlju, "U odbrani pristupa". Ovo je polemičko "opravdanje" od 25 štampanih stranica, u kojima on koristi povoljan trenutak da opravda svoje ciljeve. U ovom poglavlju, on razgovara sa zamišljenim protivnikom koji napada Marra argumentima poput sljedećih:

"Još uvijek sam nezadovoljan opisom ovog međusobno povezanog procesa i idejom da je svo preostalo bogatstvo detalja samo opis. Zvuči malo previše primitivno... Kako se sve više približavamo da kažemo da je mozak kompjutera, moram reći sve čega se sve više plašim za očuvanje značaja ljudskih vrijednosti.

Marr nudi intrigantan odgovor: "Tvrdnja da je mozak kompjuter je tačna, ali pogrešna. Mozak je zaista visoko specijalizirani uređaj za obradu informacija, odnosno najveći od njih. Razmatranje našeg mozga kao uređaja za obradu podataka ne umanjuje se ili negiraju ljudske vrijednosti. U svakom slučaju, to ih samo podržava i na kraju nam može pomoći da shvatimo šta su ljudske vrijednosti sa ovakvog informativnog gledišta, zašto imaju selektivno značenje i kako su povezane sa društvene i društvene norme koje su nam dali naši geni."

Oko se sastoji od očna jabučica prečnika 22-24 mm, prekriven neprozirnim omotačem, sklera, a prednja strana je prozirna rožnjače(ili rožnjače). Sklera i rožnica štite oko i služe kao podrška okulomotornim mišićima.

Iris- tanka vaskularna ploča koja ograničava prolazni snop zraka. Svetlost kroz oko ulazi učenik. U zavisnosti od osvetljenja, prečnik zenice može varirati od 1 do 8 mm.

sočivo je elastična leća koja je pričvršćena za mišiće cilijarno tijelo. Cilijarno tijelo omogućava promjenu oblika sočiva. Objektiv dijeli unutrašnju površinu oko u prednju komoru ispunjenu vodenim humorom i posteriornom komorom ispunjenom staklasto tijelo.

Unutrašnja površina zadnje kamere prekrivena je fotoosjetljivim slojem - retina. Svetlosni signali se prenose od mrežnjače do mozga optički nerv. Između retine i sklere je žilnica, koji se sastoji od mreže krvnih sudova koji hrane oko.

Retina ima žuta mrlja- područje najjasnijeg vida. Linija koja prolazi kroz centar makule i centar sočiva naziva se vizuelna osa. Odstupa od optičke ose oka prema gore za ugao od oko 5 stepeni. Prečnik makule je oko 1 mm, a odgovarajuće vidno polje oka je 6-8 stepeni.

Retina je prekrivena fotosenzitivnim elementima: štapići za jelo i čunjevi.Štapovi su osjetljiviji na svjetlost, ali ne razlikuju boje i služe za vid u sumrak. Češeri su osjetljivi na boje, ali manje osjetljivi na svjetlost i stoga služe za dnevni vid. U predjelu makule prevladavaju češeri, a štapića je malo; do periferije retine, naprotiv, broj čunjića se brzo smanjuje, a ostaju samo štapići.

U sredini makule je centralna fossa. Dno jame je obloženo samo čunjevima. Prečnik fovee je 0,4 mm, vidno polje je 1 stepen.

U makuli se većini čunjića približavaju pojedinačna vlakna optičkog živca. Izvan makule, jedno optičko nervno vlakno opslužuje grupu čunjeva ili štapića. Stoga, u području fovee i makule, oko može razlikovati fine detalje, a slika koja pada na ostatak mrežnice postaje manje jasna. Periferni dio mrežnice služi uglavnom za orijentaciju u prostoru.

Štapići sadrže pigment rodopsin, skupljajući se u njima u mraku i blijedeći na svjetlu. Percepcija svjetlosti štapićima je posljedica kemijskih reakcija pod djelovanjem svjetlosti na rodopsin. Šišarke reaguju na svjetlost reakcijom jodopsin.

Pored rodopsina i jodopsina, na stražnjoj površini mrežnice nalazi se i crni pigment. Na svjetlu, ovaj pigment prodire u slojeve mrežnice i, apsorbirajući značajan dio svjetlosne energije, štiti štapiće i čunjeve od jakog izlaganja svjetlosti.

Na mjestu optičkog živca nalazi se stablo slijepa mrlja. Ovo područje retine nije osjetljivo na svjetlost. Prečnik mrtve tačke je 1,88 mm, što odgovara vidnom polju od 6 stepeni. To znači da osoba sa udaljenosti od 1 m možda neće vidjeti predmet prečnika 10 cm ako se njegova slika projektuje na slijepu tačku.

Optički sistem oka sastoji se od rožnjače, očne vodice, sočiva i staklastog tijela. Prelamanje svjetlosti u oku događa se uglavnom na rožnjači i površinama sočiva.

Svjetlost posmatranog objekta prolazi kroz optički sistem oka i fokusira se na retinu, formirajući na njoj obrnutu i redukovanu sliku (mozak „okreće“ obrnutu sliku i ona se percipira kao direktna).

Indeks prelamanja staklastog tijela je veći od jedan, pa žižne daljine oka u vanjskom prostoru (prednja žižna daljina) i unutar oka (stražnja žižna daljina) nisu iste.

Optička snaga oka (u dioptrijama) izračunava se kao povratna žižna daljina oka, izražena u metrima. Optička snaga oka zavisi od toga da li je u mirovanju (58 dioptrija za normalno oko) ili u stanju maksimalne akomodacije (70 dioptrija).

Smještaj Sposobnost oka da jasno razlikuje objekte na različitim udaljenostima. Akomodacija nastaje zbog promjene zakrivljenosti sočiva kada su mišići cilijarnog tijela istegnuti ili opušteni. Kada se cilijarno tijelo istegne, sočivo se rasteže i radijusi zakrivljenosti se povećavaju. Sa smanjenjem napetosti mišića, zakrivljenost sočiva se povećava pod djelovanjem elastičnih sila.

U slobodnom, nenapetom stanju normalnog oka, na mrežnjači se dobijaju jasne slike beskonačno udaljenih objekata, a uz najveću akomodaciju vidljivi su najbliži objekti.

Položaj objekta koji stvara oštru sliku na mrežnjači za opušteno oko naziva se udaljenu tačku oka.

Položaj objekta u kojem se stvara oštra slika na mrežnjači s najvećim mogućim naprezanjem očiju naziva se najbližu tačku oka.

Kada je oko akomodirano do beskonačnosti, stražnji fokus se poklapa sa retinom. Pri najvećoj napetosti na mrežnjači dobija se slika objekta koji se nalazi na udaljenosti od oko 9 cm.

Razlika između recipročnih vrijednosti udaljenosti između najbliže i udaljene točke naziva se akomodacijski raspon oka(mjereno u dioptrijama).

S godinama, sposobnost oka za akomodaciju se smanjuje. U dobi od 20 godina za prosječno oko, bliža tačka je na udaljenosti od oko 10 cm (raspon akomodacije 10 dioptrija), sa 50 godina bliža tačka je već na udaljenosti od oko 40 cm (raspon akomodacije 2,5 dioptrije), a do 60. godine ide u beskonačnost, odnosno smještaj prestaje. Ova pojava se naziva starosnom dalekovidošću ili presbiopija.

Najbolja vidna udaljenost- Ovo je razdaljina na kojoj normalno oko doživljava najmanji stres kada gleda u detalje predmeta. Uz normalan vid, u prosjeku iznosi 25-30 cm.

Prilagodba oka na promjenjive svjetlosne uvjete naziva se adaptacija. Adaptacija nastaje zbog promjene promjera otvora zjenice, kretanja crnog pigmenta u slojevima retine i različite reakcije štapića i čunjića na svjetlost. Do kontrakcije zenice dolazi za 5 sekundi, a njeno potpuno proširenje traje 5 minuta.

Mračna adaptacija javlja se tokom prelaska sa visoke na nisku osvetljenost. Pri jakom svjetlu čunjići rade, ali štapići su "zaslijepljeni", rodopsin je izblijedio, crni pigment je prodro u retinu, blokirajući čunjeve od svjetlosti. S naglim smanjenjem svjetline, otvor zenice se otvara, propuštajući veći svjetlosni tok. Tada crni pigment napušta mrežnicu, obnavlja se rodopsin, a kada ga ima dovoljno, štapići počinju funkcionirati. Budući da čunjići nisu osjetljivi na niske svjetline, oko u početku ništa ne razlikuje. Osetljivost oka dostiže maksimalnu vrednost nakon 50-60 minuta boravka u mraku.

Svetlosna adaptacija- ovo je proces prilagođavanja oka tokom prelaska sa niske svetlosti na visoku. U početku su štapići jako nadraženi, "zaslijepljeni" zbog brzog raspadanja rodopsina. Češeri koji još nisu zaštićeni zrncima crnog pigmenta su također previše nadraženi. Posle 8-10 minuta prestaje osećaj slepila i oko ponovo progleda.

linija vida oko je dosta široko (125 stepeni vertikalno i 150 stepeni horizontalno), ali se samo mali deo koristi za jasno razlikovanje. Polje najsavršenijeg vida (odgovara centralnoj fovei) je oko 1-1,5°, zadovoljavajuće (u području cijele makule) - oko 8° horizontalno i 6° vertikalno. Ostatak vidnog polja služi za grubu orijentaciju u prostoru. Da bi sagledalo okolni prostor, oko mora da napravi kontinuirano rotaciono kretanje u svojoj orbiti unutar 45-50°. Ova rotacija dovodi slike različitih objekata do fovee i omogućava njihovo detaljno ispitivanje. Pokreti očiju izvode se bez sudjelovanja svijesti i, u pravilu, osoba ih ne primjećuje.

Ugaona granica rezolucije oka- ovo je minimalni ugao pod kojim oko posmatra odvojeno dve svetleće tačke. Ugaona granica rezolucije oka je oko 1 minut i zavisi od kontrasta objekata, osvetljenja, prečnika zjenice i talasne dužine svetlosti. Osim toga, granica rezolucije se povećava kako se slika udaljava od fovee i u prisustvu vizuelnih defekata.

Vizuelni nedostaci i njihova korekcija

Kod normalnog vida, dalja tačka oka je beskonačno udaljena. To znači da je žižna daljina opuštenog oka jednaka dužini ose oka, a slika pada tačno na retinu u predelu fovee.

Takvo oko dobro razlikuje predmete na daljinu, a uz dovoljno smještaja - i blizu.

Kratkovidnost

Kod miopije, zraci beskonačno udaljenog objekta fokusiraju se ispred mrežnjače, pa se na mrežnjači formira mutna slika.

Najčešće je to zbog elongacije (deformacije) očne jabučice. Rjeđe se miopija javlja kod normalne dužine oka (oko 24 mm) zbog previsoke optičke snage optičkog sistema oka (više od 60 dioptrija).

U oba slučaja, slika udaljenih objekata je unutar oka, a ne na mrežnjači. Samo fokus sa objekata blizu oka pada na mrežnjaču, odnosno dalja tačka oka je na konačnoj udaljenosti ispred nje.

udaljenu tačku oka

Kratkovidnost se koriguje negativnim sočivima, koje grade sliku beskonačno udaljene tačke na udaljenoj tački oka.

udaljenu tačku oka

Kratkovidnost se najčešće javlja u djetinjstvu i adolescenciji, a kako očna jabučica raste u dužinu, miopija se povećava. Istinskoj kratkovidnosti, u pravilu, prethodi tzv. lažna miopija - posljedica grča akomodacije. U ovom slučaju moguće je vratiti normalan vid uz pomoć sredstava koja šire zjenicu i ublažavaju napetost cilijarnog mišića.

dalekovidost

Kod dalekovidosti, zraci beskonačno udaljenog objekta fokusiraju se iza mrežnjače.

Dalekovidnost je uzrokovana slabom optičkom snagom oka za datu dužinu očne jabučice: ili kratko oko pri normalnoj optičkoj snazi, ili niska optička snaga oka pri normalnoj dužini.

Da biste fokusirali sliku na retinu, morate cijelo vrijeme naprezati mišiće cilijarnog tijela. Što su objekti bliže oku, to je njihova slika dalje iza mrežnjače i potrebno je više napora od mišića oka.

Dalja tačka oka dalekovida nalazi se iza mrežnjače, odnosno u opuštenom stanju može jasno vidjeti samo predmet koji se nalazi iza njega.

udaljenu tačku oka

Naravno, ne možete postaviti predmet iza oka, ali možete tamo projicirati njegovu sliku uz pomoć pozitivnih leća.

udaljenu tačku oka

Uz blagu dalekovidost, vid na daljinu i na blizinu je dobar, ali može biti pritužbi na umor i glavobolju tokom rada. Sa prosječnim stepenom dalekovidosti, vid na daljinu ostaje dobar, ali je vid izbliza otežan. Kod visoke dalekovidnosti slabi vid na daljinu i na blizinu, jer su iscrpljene sve mogućnosti oka da fokusira na retinu i sliku čak i udaljenih objekata.

Kod novorođenčeta oko je blago stisnuto u horizontalnom smjeru, pa oko ima blagu dalekovidnost, koja nestaje kako očna jabučica raste.

Ametropija

Ametropija (kratkovidnost ili dalekovidnost) oka izražava se u dioptrijama kao recipročna udaljenost od površine oka do udaljene tačke, izražena u metrima.

Optička snaga sočiva potrebna za ispravljanje kratkovidnosti ili dalekovidosti ovisi o udaljenosti od naočala do oka. Kontaktna sočiva se nalaze blizu oka, pa je njihova optička snaga jednaka ametropiji.

Na primjer, ako je kod miopije udaljena točka ispred oka na udaljenosti od 50 cm, tada su potrebne kontaktne leće s optičkom snagom od -2 dioptrije za ispravljanje.

Slabim stepenom ametropije smatra se do 3 dioptrije, srednjim - od 3 do 6 dioptrija i visokim stepenom - iznad 6 dioptrija.

Astigmatizam

Kod astigmatizma, žižne daljine oka su različite u različitim dijelovima koji prolaze kroz njegovu optičku os. Astigmatizam na jednom oku kombinuje efekte kratkovidosti, dalekovidosti i normalnog vida. Na primjer, oko može biti kratkovidno u horizontalnom dijelu i dalekovidno u vertikalnom dijelu. Tada u beskonačnosti neće moći jasno vidjeti horizontalne linije, a jasno će razlikovati vertikalne. Na blizinu, naprotiv, takvo oko dobro vidi okomite linije, a horizontalne linije će biti mutne.

Uzrok astigmatizma je ili nepravilan oblik rožnice ili odstupanje sočiva od optičke ose oka. Astigmatizam je najčešće urođen, ali može biti rezultat operacije ili ozljede oka. Pored nedostataka u vizualnoj percepciji, astigmatizam je obično praćen umorom očiju i glavoboljama. Astigmatizam se korigira cilindričnim (kolektivnim ili divergentnim) sočivima u kombinaciji sa sfernim sočivima.

Pomoćni aparat vidnog sistema i njegove funkcije

Vizualni senzorni sistem je opremljen složenim pomoćnim aparatom, koji uključuje očnu jabučicu i tri para mišića koji obezbjeđuju njegovo kretanje. Elementi očne jabučice vrše primarnu transformaciju svjetlosnog signala koji ulazi u retinu:
• optički sistem oka fokusira slike na retinu;
• zenica reguliše količinu svetlosti koja pada na mrežnjaču;
• mišići očne jabučice osiguravaju njeno neprekidno kretanje.

Formiranje slike na retini

Prirodna svjetlost koja se odbija od površine predmeta je difuzna, tj. svjetlosni zraci iz svake tačke objekta emaniraju u različitim smjerovima. Stoga, u nedostatku optičkog sistema oka, zraci iz jedne tačke objekta ( a) pogodio bi različite dijelove mrežnjače ( a1, a2, a3). Takvo oko bi moglo razlikovati opći nivo osvjetljenja, ali ne i konture objekata (slika 1A).

Da bi se vidjeli objekti okolnog svijeta, potrebno je da svjetlosni zraci iz svake tačke objekta pogode samo jednu tačku mrežnjače, tj. slika treba da bude fokusirana. To se može postići postavljanjem sferne lomne površine ispred mrežnice. Svjetlosne zrake koje izlaze iz jedne tačke ( a), nakon prelamanja na takvoj površini će se skupiti u jednoj tački a1(fokus). Tako će se na mrežnjači pojaviti jasna obrnuta slika (slika 1B).

Refrakcija svjetlosti se vrši na granici između dva medija koji imaju različite indekse loma. Očna jabučica sadrži 2 sferna sočiva: rožnjaču i sočivo. U skladu s tim, postoje 4 refraktivne površine: zrak/rožnjača, rožnjača/vodna očna vodica prednje očne komore, očna vodica/sočivo, sočivo/staklasto tijelo.

Smještaj

Akomodacija - podešavanje refrakcione moći optičkog aparata oka na određenoj udaljenosti od predmetnog objekta. Prema zakonima refrakcije, ako zrak svjetlosti padne na lomnu površinu, tada se odstupa za ugao koji ovisi o kutu njegovog upada. Kada se objekat približi, upadni ugao zraka koji iz njega izlaze će se promeniti, pa će se prelomljeni zraci skupiti u drugoj tački, koja će biti iza mrežnjače, što će dovesti do "zamućenja" slike (slika 2B ). Da bi se ponovo fokusirao, potrebno je povećati refrakcijsku moć optičkog aparata oka (slika 2B). To se postiže povećanjem zakrivljenosti sočiva, što se javlja s povećanjem tonusa cilijarnog mišića.

Regulacija osvjetljenja retine

Količina svjetlosti koja pada na retinu proporcionalna je površini zjenice. Prečnik zjenice kod odrasle osobe varira od 1,5 do 8 mm, što omogućava promjenu intenziteta svjetlosti koja pada na mrežnicu za oko 30 puta. Reakcije zenica obezbeđuju dva sistema glatkih mišića šarenice: kada se anularni mišići kontrahuju, zjenica se sužava, a kada se radijalni mišići stežu, ona se širi.

Sa smanjenjem lumena zjenice, oštrina slike se povećava. To je zato što suženje zenice sprečava svetlost da dopre do perifernih delova sočiva i na taj način eliminiše izobličenje slike usled sferne aberacije.

pokreti očiju

Ljudsko oko pokreće šest očnih mišića, koje inerviraju tri kranijalna živca - okulomotorni, trohlearni i abducen. Ovi mišići obezbeđuju dve vrste pokreta očne jabučice – brze grčeve (sakada) i glatke pokrete koji slede.

Spazmodični pokreti očiju (sakada) nastaju kada se razmatraju stacionarni objekti (slika 3). Brzi okreti očne jabučice (10 - 80 ms) se izmjenjuju s periodima fiksacije fiksiranog pogleda u jednoj tački (200 - 600 ms). Ugao rotacije očne jabučice tokom jedne sakade kreće se od nekoliko lučnih minuta do 10°, a pri pogledu sa jednog objekta na drugi može dostići 90°. Pri velikim uglovima pomaka, sakade su praćene okretanjem glave; pomicanje očne jabučice obično prethodi pokretu glave.

Glatki pokreti očiju prate objekte koji se kreću u vidnom polju. Ugaona brzina takvih kretanja odgovara ugaonoj brzini objekta. Ako potonji premašuje 80°/s, praćenje postaje kombinovano: glatki pokreti su dopunjeni sakadama i okretima glave.

nistagmus - periodično izmjenjivanje glatkih i grčevitih pokreta. Kada osoba koja se vozi u vozu pogleda kroz prozor, njegove oči glatko prate pejzaž koji se kreće izvan prozora, a onda njegov pogled skoči na novu tačku fiksiranja.

Konverzija svjetlosnog signala u fotoreceptorima

Vrste retinalnih fotoreceptora i njihova svojstva

Postoje dvije vrste fotoreceptora u retini (štapići i čunjići), koji se razlikuju po strukturi i fiziološkim svojstvima.

Tabela 1. Fiziološka svojstva štapića i čunjeva

Teorija dvojnog vida

Prisustvo dva fotoreceptorska sistema (konus i štapić), koji se razlikuju po osetljivosti na svetlost, omogućava prilagođavanje promenljivom nivou ambijentalnog svetla. U uslovima nedovoljne osvetljenosti, percepciju svetlosti obezbeđuju štapići, dok se boje ne razlikuju ( skototopski vid e). Pri jakom svjetlu vid pružaju uglavnom čunjevi, što omogućava dobro razlikovanje boja ( fototopska vizija ).

Mehanizam konverzije svjetlosnog signala u fotoreceptoru

U fotoreceptorima retine energija elektromagnetnog zračenja (svjetlosti) pretvara se u energiju fluktuacija membranskog potencijala ćelije. Proces transformacije se odvija u nekoliko faza (slika 4).

• U 1. fazi, foton vidljive svjetlosti, padajući u molekul fotoosjetljivog pigmenta, apsorbuju p-elektroni konjugiranih dvostrukih veza 11- cis-retina, dok retina prelazi u trans-oblik. Stereomerizacija 11- cis-retinal uzrokuje konformacijske promjene u proteinskom dijelu molekule rodopsina.

• U 2. fazi se aktivira protein transducin, koji u svom neaktivnom stanju sadrži čvrsto vezan GDP. Nakon interakcije sa fotoaktiviranim rodopsinom, transducin mijenja GDP molekul za GTP.

• U 3. fazi, transducin koji sadrži GTP formira kompleks sa neaktivnom cGMP-fosfodiesterazom, što dovodi do aktivacije potonje.

• U 4. fazi, aktivirana cGMP-fosfodiesteraza hidrolizuje intracelularno od GMP do GMP.

• U 5. fazi pad koncentracije cGMP dovodi do zatvaranja katjonskih kanala i hiperpolarizacije membrane fotoreceptora.

Tokom transdukcije signala mehanizam fosfodiesteraze jača se. Tokom odgovora fotoreceptora, jedan jedini pobuđeni molekul rodopsina uspijeva aktivirati nekoliko stotina molekula transducina. To. u prvoj fazi transdukcije signala dolazi do pojačanja za 100-1000 puta. Svaki aktivirani molekul transducina aktivira samo jedan molekul fosfodiesteraze, ali potonji katalizuje hidrolizu nekoliko hiljada molekula sa GMP. To. u ovoj fazi, signal se pojačava za još 1.000 -10.000 puta. Stoga, prilikom prijenosa signala sa fotona na cGMP, može doći do njegovog pojačanja više od 100.000 puta.

Obrada informacija u retini

Elementi neuronske mreže retine i njihove funkcije

Neuronska mreža mrežnjače uključuje 4 vrste nervnih ćelija (slika 5):

• ganglijske ćelije,
• bipolarne ćelije,
• amakrine ćelije,
• horizontalne ćelije.

ganglijskih ćelija - neuroni čiji aksoni, kao dio optičkog živca, izlaze iz oka i slijede do centralnog nervnog sistema. Funkcija ganglijskih ćelija je da sprovode ekscitaciju od retine do centralnog nervnog sistema.

bipolarne ćelije povezuju receptorske i ganglijske ćelije. Od tijela bipolarne ćelije odlaze dva razgranata procesa: jedan proces formira sinaptičke kontakte s nekoliko fotoreceptorskih stanica, drugi s nekoliko ganglijskih stanica. Funkcija bipolarnih ćelija je da sprovede ekscitaciju od fotoreceptora do ganglijskih ćelija.

Horizontalne ćelije povezati susjedne fotoreceptore. Iz tijela horizontalne ćelije proteže se nekoliko procesa koji formiraju sinaptičke kontakte s fotoreceptorima. Glavna funkcija horizontalnih ćelija je implementacija bočnih interakcija fotoreceptora.

amakrine ćelije nalaze se slično horizontalnim, ali nastaju kontaktima ne s fotoreceptorom, već s ganglijskim stanicama.

Širenje ekscitacije u retini

Kada se fotoreceptor osvijetli, u njemu se razvija receptorski potencijal, što je hiperpolarizacija. Receptorski potencijal koji je nastao u fotoreceptorskoj ćeliji prenosi se na bipolarne i horizontalne ćelije sinaptičkim kontaktima uz pomoć posrednika.

I depolarizacija i hiperpolarizacija se mogu razviti u bipolarnoj ćeliji (vidi dolje za više detalja), koja se širi na ganglijske stanice putem sinaptičkog kontakta. Potonji su spontano aktivni, tj. kontinuirano stvaraju akcione potencijale na određenoj frekvenciji. Hiperpolarizacija ganglijskih ćelija dovodi do smanjenja frekvencije nervnih impulsa, depolarizacija - do njenog povećanja.

Električni odgovori neurona retine

Receptivno polje bipolarne ćelije je skup fotoreceptorskih ćelija sa kojima ona stvara sinaptičke kontakte. Receptivno polje ganglijske ćelije podrazumijeva se kao ukupnost fotoreceptorskih ćelija sa kojima je ova ganglijska ćelija povezana putem bipolarnih ćelija.

Receptivna polja bipolarnih i ganglijskih ćelija su okrugla. U receptivnom polju mogu se razlikovati centralni i periferni dijelovi (slika 6). Granica između centralnog i perifernog dijela receptivnog polja je dinamična i može se pomicati kako se nivo svjetlosti mijenja.

Reakcije nervnih ćelija retine kada su osvetljene fotoreceptorima centralnog i perifernog dela njihovog receptivnog polja, u pravilu su suprotne. Istovremeno, postoji nekoliko klasa ganglijskih i bipolarnih ćelija (ON -, OFF - ćelije), koje pokazuju različite električne odgovore na dejstvo svetlosti (slika 6).

Tabela 2. Klase ganglijskih i bipolarnih ćelija i njihovi električni odgovori

Obrada vizuelnih informacija u CNS-u

Senzorni putevi vizuelnog sistema

Mijelinski aksoni ganglijskih ćelija retine šalju se u mozak kao dio dva optička živca (slika 7). Desni i lijevi optički živac spajaju se na dnu lubanje i formiraju optičku hijazmu. Ovdje nervna vlakna koja dolaze iz medijalne polovice retine svakog oka prelaze na kontralateralnu stranu, a vlakna iz bočnih polovica mrežnice nastavljaju se ipsilateralno.

Nakon ukrštanja, aksoni ganglijskih ćelija u optičkom traktu slijede do lateralnih genikuliranih tijela (LCB), gdje formiraju sinaptičke kontakte sa CNS neuronima. Aksoni nervnih ćelija LKT kao deo tzv. vizuelno zračenje dopire do neurona primarnog vidnog korteksa (polje 17 prema Brodmannu). Dalje, duž intrakortikalnih veza, ekscitacija se širi na sekundarni vidni korteks (polja 18b-19) i asocijativne zone korteksa.

Senzorni putevi vizuelnog sistema su organizovani prema retinotopski princip - ekscitacija iz susjednih ganglijskih ćelija dopire do susjednih tačaka LCT-a i korteksa. Površina retine je, takoreći, projektovana na površinu LKT i korteksa.

Većina aksona ganglijskih ćelija završava u LCT-u, dok neka od vlakana idu do gornjih kolikula, hipotalamusa, pretektalne regije moždanog stabla i jezgra optičkog trakta.

• Veza između retine i gornjeg kolikulusa služi za regulaciju pokreta očiju.

• Projekcija retine u hipotalamus služi za povezivanje endogenih cirkadijalnih ritmova sa dnevnim fluktuacijama nivoa svetlosti.

• Veza između retine i pretektalnog regiona trupa izuzetno je važna za regulaciju lumena zjenice i akomodaciju.

• Neuroni jezgara optičkog trakta, koji takođe primaju sinaptički ulaz od ganglijskih ćelija, povezani su sa vestibularnim jezgrima moždanog stabla. Ova projekcija omogućava procjenu položaja tijela u prostoru na osnovu vizualnih signala, a služi i za implementaciju složenih okulomotornih reakcija (nistagmus).

Obrada vizuelnih informacija u LCT

• LCT neuroni imaju zaobljena receptivna polja. Električni odgovori ovih ćelija su slični onima ganglijskih ćelija.

• Postoje neuroni u LCT-u koji se aktiviraju kada postoji granica svetlosti/tama u njihovom receptivnom polju (kontrastni neuroni) ili kada se ova granica pomera unutar receptivnog polja (detektori pokreta).

Obrada vizuelnih informacija u primarnom vizuelnom korteksu

Ovisno o odgovoru na svjetlosne podražaje, kortikalni neuroni se dijele u nekoliko klasa.

Neuroni sa jednostavnim receptivnim poljem. Najjača ekscitacija takvog neurona nastaje kada je njegovo receptivno polje osvijetljeno svjetlosnom trakom određene orijentacije. Frekvencija nervnih impulsa koje generiše takav neuron opada sa promjenom orijentacije svjetlosne trake (slika 8A).

Neuroni sa složenim receptivnim poljem. Maksimalni stepen ekscitacije neurona postiže se kada se svetlosni stimulans kreće unutar ON zone receptivnog polja u određenom pravcu. Kretanje svjetlosnog stimulusa u drugom smjeru ili izlazak svjetlosnog stimulusa van zone ON uzrokuje slabiju ekscitaciju (slika 8B).

Neuroni sa superkompleksnim receptivnim poljem. Maksimalna ekscitacija takvog neurona postiže se pod djelovanjem svjetlosnog stimulusa složene konfiguracije. Na primjer, poznati su neuroni, čija se najjača ekscitacija razvija kada se pređu dvije granice između svjetla i tame unutar ON zone receptivnog polja (slika 23.8 C).

Unatoč ogromnoj količini eksperimentalnih podataka o obrascima ćelijskog odgovora na različite vizualne podražaje, trenutno ne postoji potpuna teorija koja objašnjava mehanizme obrade vizualnih informacija u mozgu. Ne možemo objasniti kako različiti električni odgovori neurona u retini, LC i korteksu omogućavaju prepoznavanje obrazaca i druge fenomene vizualne percepcije.

Podešavanje funkcija pomoćnog uređaja

regulacija smještaja. Promjena zakrivljenosti sočiva vrši se uz pomoć cilijarnog mišića. Sa kontrakcijom cilijarnog mišića povećava se zakrivljenost prednje površine sočiva i povećava se refrakcijska moć. Glatka mišićna vlakna cilijarnog mišića inerviraju postganglijski neuroni čija se tijela nalaze u cilijarnom gangliju.

Adekvatan stimulans za promenu stepena zakrivljenosti sočiva je zamućenost slike na retini, koju snimaju neuroni primarnog korteksa. Zbog silaznih veza korteksa mijenja se stepen ekscitacije neurona u pretektalnoj regiji, što zauzvrat uzrokuje aktivaciju ili inhibiciju preganglionskih neurona okulomotornog jezgra (Edinger-Westphal nukleus) i postganglijskih neurona cilijarnog ganglija.

Regulacija lumena zjenice. Do sužavanja zenice dolazi kada se stežu prstenasta glatka mišićna vlakna rožnice, koja su inervirana parasimpatičkim postganglijskim neuronima cilijarnog ganglija. Ekscitacija potonjeg javlja se pri velikom intenzitetu svjetlosti koja pada na mrežnicu, koju percipiraju neuroni primarnog vidnog korteksa.

Proširenje zenice se vrši kontrakcijom radijalnih mišića rožnice, koji su inervirani simpatičkim neuronima HSP-a. Aktivnost potonjeg je pod kontrolom ciliospinalnog centra i pretektalne regije. Stimulus za proširenje zenice je smanjenje nivoa osvetljenja mrežnjače.

Regulacija pokreta očiju. Dio vlakana ganglijskih stanica prati neurone gornjeg kolikula (srednjeg mozga), koji su povezani s jezgrima okulomotornog, trohlearnog i abducensnog živca, čiji neuroni inerviraju prugasta mišićna vlakna mišića oka. Nervne ćelije gornjih tuberkula primaće sinaptičke inpute od vestibularnih receptora, proprioreceptora mišića vrata, što omogućava telu da koordinira pokrete očiju sa pokretima tela u prostoru.

Fenomeni vizuelne percepcije

Prepoznavanje uzoraka

Vizualni sistem ima izuzetnu sposobnost da prepozna objekat na različite načine njegove slike. Sliku (poznato lice, slovo i sl.) možemo prepoznati kada joj neki dijelovi nedostaju, kada sadrži suvišne elemente, kada je različito orijentirana u prostoru, ima različite ugaone dimenzije, okrenuta je prema nama s različitih strana , itd. P. (Sl. 9). Neurofiziološki mehanizmi ovog fenomena se trenutno intenzivno proučavaju.

Konstantnost oblika i veličine

U pravilu okolne objekte doživljavamo nepromijenjenim u obliku i veličini. Iako u stvari njihov oblik i veličina na mrežnici nisu konstantni. Na primjer, biciklist se u vidnom polju uvijek pojavljuje iste veličine bez obzira na udaljenost do njega. Točkovi bicikla se percipiraju kao okrugli, iako u stvari njihove slike na mrežnjači mogu biti uske elipse. Ovaj fenomen pokazuje ulogu iskustva u viziji okolnog svijeta. Neurofiziološki mehanizmi ovog fenomena su trenutno nepoznati.

Percepcija dubine

Slika okolnog svijeta na mrežnjači je ravna. Međutim, mi vidimo svijet kao obiman. Postoji nekoliko mehanizama koji omogućavaju izgradnju 3-dimenzionalnog prostora na osnovu ravnih slika formiranih na mrežnjači.

• Pošto se oči nalaze na određenoj udaljenosti jedna od druge, slike formirane na mrežnjači levog i desnog oka se donekle razlikuju jedna od druge. Što je objekat bliži posmatraču, to će se slike više razlikovati.

• Preklapanje slika takođe pomaže da se proceni njihov relativni položaj u prostoru. Slika bliskog objekta može se preklapati sa slikom udaljenog, ali ne i obrnuto.

• Kada se glava posmatrača pomeri, slike posmatranih objekata na mrežnjači će se takođe pomeriti (fenomen paralakse). Za isti pomak glave, slike bliskih objekata će se pomaknuti više od slika udaljenih objekata.

Percepcija tišine prostora

Ako, zatvorivši jedno oko, pritisnemo prstom na drugu očnu jabučicu, tada ćemo vidjeti da se svijet oko nas pomiče u stranu. U normalnim uslovima, okolni svijet je nepomičan, iako slika na mrežnjači neprestano "skače" zbog kretanja očnih jabučica, okretanja glave i promjene položaja tijela u prostoru. Percepcija nepokretnosti okolnog prostora osigurava se činjenicom da obrada vizualnih slika uzima u obzir informacije o kretanju očiju, pokretima glave i položaju tijela u prostoru. Vizualni senzorni sistem je u stanju da „oduzima“ sopstvene pokrete očiju i tela od kretanja slike na mrežnjači.

Teorije vida boja

Trokomponentna teorija

Zasnovan na principu trikromatskog miješanja aditiva. Prema ovoj teoriji, tri tipa čunjića (osetljivi na crvenu, zelenu i plavu) rade kao nezavisni receptorski sistemi. Poređenjem intenziteta signala iz tri tipa čunjeva, vizuelni senzorni sistem proizvodi "virtuelnu aditivnu pristrasnost" i izračunava pravu boju. Autori teorije su Jung, Maxwell, Helmholtz.

Teorija boja protivnika

Pretpostavlja se da se bilo koja boja može nedvosmisleno opisati navođenjem njenog položaja na dvije skale - "plavo-žuta", "crveno-zelena". Boje koje leže na polovima ovih skala nazivaju se protivničkim bojama. Ovu teoriju podržava činjenica da postoje neuroni u retini, LC i korteksu koji se aktiviraju kada je njihovo receptivno polje osvijetljeno crvenim svjetlom i inhibirano kada je svjetlo zeleno. Drugi neuroni se aktiviraju kada su izloženi žutoj i inhibiraju se kada su izloženi plavoj. Pretpostavlja se da poređenjem stepena ekscitacije neurona "crveno-zelenog" i "žuto-plavog" sistema vizuelni senzorni sistem može izračunati karakteristike boja svetlosti. Autori teorije su Mach, Gering.

Dakle, postoje eksperimentalni dokazi za obje teorije vida boja. trenutno razmatra. Da trokomponentna teorija adekvatno opisuje mehanizme percepcije boja na nivou retinalnih fotoreceptora, a teorija suprotstavljenih boja opisuje mehanizme percepcije boja na nivou neuronskih mreža.

Prema zakonima fizike, konvergentno sočivo preokreće sliku objekta. I rožnjača i sočivo su konvergentna sočiva, tako da slika takođe pogađa mrežnjaču naopačke. Nakon toga, slika se nervnim putem prenosi do mozga, gdje dobijamo naknadnu sliku kakva zaista jeste.

Novorođenče vidi predmete naopačke. Osobitost oka da vidi obrnutu sliku pojavljuje se postepeno, uz pomoć treninga i treninga, u kojem sudjeluju ne samo vizualni, već i drugi analizatori. Među njima glavnu ulogu imaju organi ravnoteže, osjet mišića i kože. Kao rezultat interakcije ovih analizatora, nastaju integralne slike vanjskih objekata i pojava.

Zanimljiv način da provjerite ovu činjenicu: lagano pritisnite prstom vanjsku ivicu donjeg kapka desnog oka. Vidjet ćete crnu tačku u gornjem lijevom kutu vida – stvarnu sliku vašeg prsta.

Kako saznati nešto lično o sagovorniku po njegovom izgledu

Tajne "sova" za koje "šave" ne znaju

Kako funkcioniše brainmail - prijenos poruka od mozga do mozga preko interneta

Zašto je dosada neophodna?

"Magnet Man": Kako postati harizmatičniji i privući ljude k sebi

25 citata koji će probuditi vašeg unutrašnjeg borca

5 razloga zašto će ljudi uvijek kriviti žrtvu za zločin, a ne počinitelja

Eksperiment: čovjek popije 10 limenki kole dnevno kako bi dokazao svoju štetu