Koja slika se formira na mrežnjači oka. Vizuelni sistem

⁰

Oko je organ odgovoran za vizualnu percepciju okolnog svijeta. Sastoji se od očna jabučica, koji je povezan s određenim područjima mozga uz pomoć optičkog živca i pomoćnih uređaja. Takvi uređaji uključuju suzne žlijezde, mišićno tkivo i kapci.

Očna jabučica je prekrivena posebnom zaštitnom membranom koja je štiti od razne štete, sclera. Vanjski dio ove prevlake je prozirnog oblika i naziva se rožnjača. Rogoobrazna oblast, jedan od najosetljivijih delova ljudsko tijelo. Čak i mali uticaj na ovo područje dovodi do zatvaranja očiju kapcima.

Ispod rožnjače je šarenica koja može varirati u boji. Između ova dva sloja nalazi se posebna tečnost. U strukturi šarenice postoji posebna rupa za zjenicu. Njegov prečnik ima tendenciju da se širi i skuplja u zavisnosti od dolazne količine svetlosti. Ispod zenice se nalazi optičko sočivo, kristalno sočivo, koje podseća na neku vrstu želea. Njegovo pričvršćivanje na bjeloočnicu vrši se pomoću posebnih mišića. Iza optičkog sočiva očne jabučice nalazi se područje tzv staklasto tijelo. Unutar očne jabučice nalazi se sloj koji se zove fundus. Ovo područje je prekriveno mrežastom membranom. Ovaj sloj sadrži tanka vlakna, koja su kraj optičkog živca.

Nakon što svetlosni zraci prođu kroz sočivo, prodiru u staklasto telo i dospevaju do unutrašnjeg veoma tanka ljuska oči - retina

Kako je slika konstruisana

Slika predmeta formirana na mrežnjači oka je proces zajedničkog rada svih komponenti očne jabučice. Priznanja svetlosnih zraka prelamaju se u optičkom mediju očne jabučice, reproducirajući slike okolnih objekata na mrežnici. Prolazeći kroz sve unutrašnje slojeve, svjetlost, udarajući u vizualna vlakna, iritira ih i signali se prenose do određenih moždanih centara. Zahvaljujući ovom procesu, osoba je sposobna za vizualnu percepciju objekata.

Dugo vremena istraživači su bili zabrinuti oko pitanja koja se slika dobija na mrežnjači. Jedan od prvih istraživača ove teme bio je I. Kepler. Njegovo istraživanje zasnivalo se na teoriji da je slika izgrađena na retini oka u obrnutom stanju. Kako bi dokazao ovu teoriju, izgradio je poseban mehanizam, reproducirajući proces udara svjetlosnih zraka u mrežnicu.

Nešto kasnije, ovaj eksperiment je ponovio francuski istraživač R. Descartes. Da bi sproveo eksperiment, koristio je bikovo oko sa slojem uklonjenim sa zadnjeg zida. Postavio je ovo oko na posebno postolje. Kao rezultat toga, mogao je uočiti obrnutu sliku na stražnjem zidu očne jabučice.

Na osnovu toga slijedi sasvim logično pitanje: zašto osoba vidi okolne predmete ispravno, a ne naopako? To se događa kao rezultat činjenice da sve vizualne informacije ulaze u moždane centre. Osim toga, određeni dijelovi mozga primaju informacije od drugih osjetila. Kao rezultat analize, mozak ispravlja sliku i osoba dobija tačne informacije o objektima oko sebe.

Retina je centralna karika našeg vizuelnog analizatora

Ovu tačku vrlo je precizno zabilježio pjesnik W. Blake:

Kroz oko, ne okom
Um zna kako gledati na svijet.

Početkom devetnaestog veka, u Americi je postavljena zanimljiv eksperiment. Njegova suština je bila sljedeća. Ispitanik je nosio specijalna optička sočiva, slika na kojima je imala direktnu konstrukciju. Kao rezultat:

vizija eksperimentatora bila je potpuno okrenuta naopačke;
svi predmeti koji ga okružuju postali su naopačke.

Trajanje eksperimenta dovelo je do toga da se, kao rezultat poremećaja vidnih mehanizama s drugim osjetilima, počela razvijati morska bolest. Naučnik je imao napade mučnine tri dana od početka eksperimenta. Četvrtog dana eksperimenata, kao rezultat savladavanja mozga sa ovim uslovima, vid se vratio u normalu. Nakon što je dokumentirao ove zanimljive nijanse, eksperimentator je snimio optički instrument. Budući da je rad moždanih centara bio usmjeren na dobivanje slike dobivene uz pomoć uređaja, kao rezultat njenog uklanjanja, vizija subjekta je ponovo okrenuta naopačke. Ovaj put njegov oporavak je trajao oko dva sata.

Vizualna percepcija počinje projekcijom slike na retinu i stimulacijom fotoreceptora

Daljnjim istraživanjem pokazalo se da je samo ljudski mozak sposoban da pokaže takvu sposobnost prilagođavanja. Upotreba takvih uređaja na majmunima je dovela do njihovog pada u komatozno stanje. Ovo stanje je bilo popraćeno izumiranjem refleksnih funkcija i niske performanse krvni pritisak. U potpuno istoj situaciji, takvi poremećaji u funkcioniranju ljudskog tijela se ne primjećuju.

Zanimljiva je činjenica da se ljudski mozak ne može uvijek nositi sa svim pristiglim vizualnim informacijama. Kada određeni centri ne rade, pojavljuju se vizualne iluzije. Kao rezultat toga, predmetni predmet može promijeniti svoj oblik i strukturu.

Postoji još jedna zanimljivost razlikovna karakteristika vidnih organa. Kao rezultat promjene udaljenosti od optičkog sočiva do određene figure, mijenja se i udaljenost do njegove slike. Postavlja se pitanje, kao rezultat toga, slika zadržava svoju jasnoću kada ljudski pogled promijeni fokus, s objekata koji se nalaze na znatnoj udaljenosti na one koji se nalaze bliže.

Rezultat ovog procesa postiže se uz pomoć mišićnog tkiva koje se nalazi u blizini sočiva očne jabučice. Kao rezultat kontrakcija, mijenjaju njegove konture, mijenjajući fokus vida. Tokom procesa, kada je pogled fokusiran na objekte koji se nalaze u daljini, ovi mišići miruju, što gotovo ne mijenja konturu sočiva. Kada je pogled fokusiran na objekte koji se nalaze u blizini, mišići se počinju skupljati, leća se savija, a snaga optičke percepcije se povećava.

Ova karakteristika vizuelne percepcije nazvana je akomodacija. Ovaj termin se odnosi na činjenicu da su vidni organi u stanju da se prilagode fokusiranju na objekte koji se nalaze na bilo kojoj udaljenosti.

Dugotrajno gledanje u vrlo bliske predmete može izazvati jaku napetost u vidnim mišićima. Kao rezultat njihovog pojačanog rada, može doći do vizualnog utapanja. Kako bi se izbjegao ovaj neugodan trenutak, prilikom čitanja ili rada za računarom udaljenost treba biti najmanje četvrt metra. Ova udaljenost se naziva udaljenost jasnog vida.

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

Prednost dva vidna organa

Prisutnost dva vidna organa značajno povećava veličinu polja percepcije. Osim toga, postaje moguće razlikovati udaljenost koja odvaja predmete od osobe. To se događa zato što se na mrežnjači oba oka stvaraju različite slike. Dakle, slika koju opaža lijevo oko odgovara gledanju objekta s lijeve strane. Na drugom oku, slika je izgrađena upravo suprotno. Ovisno o blizini objekta, možete procijeniti razliku u percepciji. Ovakva konstrukcija slike na mrežnjači omogućava razlikovanje volumena okolnih objekata.

U kontaktu sa

Pomoćni aparati vizuelni sistem i njegove funkcije

Visual senzorni sistem opremljen složenim pomoćnim aparatom, koji uključuje očnu jabučicu i tri para mišića koji osiguravaju njegove pokrete. Elementi očne jabučice vrše primarnu transformaciju svjetlosnog signala koji ulazi u retinu:
optički sistem oka fokusira slike na retinu;
zjenica reguliše količinu svjetlosti koja pada na retinu;
- mišići očne jabučice osiguravaju njeno kontinuirano kretanje.

Formiranje slike na retini

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

Da bi se vidjeli objekti u okolnom svijetu, 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. Svjetlosni zraci koji 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 1 B).

Refrakcija svjetlosti nastaje na granici između dva medija koji imaju različite indekse loma. Ima 2 u očnoj jabučici sferna sočiva: rožnjača i sočivo. U skladu s tim, postoje 4 refraktivne površine: zrak/rožnica, rožnjača/vodna vučica prednje očne komore, očna vodica/sočivo, sočivo/staklasto tijelo.

Smještaj

Akomodacija je prilagođavanje refrakcione moći optičkog aparata oka na određenu udaljenost do predmetnog objekta. Prema zakonima refrakcije, ako zraka svjetlosti padne na lomnu površinu, ona se odbija za ugao ovisno o kutu njegovog upada. Kada se objekt približi, ugao upada zraka koji izlaze iz njega će se promijeniti, pa će se lomljeni zraci konvergirati u drugoj tački, koja će se nalaziti iza mrežnjače, što će dovesti do „zamućenja“ slike (slika 2. B). Da bi se ponovo fokusirao, potrebno je povećati refrakcijsku moć optičkog aparata oka (slika 2 B). To se postiže povećanjem zakrivljenosti sočiva, što se događa s povećanjem tonusa cilijarnog mišića.

Regulacija osvjetljenja mrežnjače

Količina svjetlosti koja pada na mrežnicu proporcionalna je površini zjenice. Promjer zjenice kod odrasle osobe varira od 1,5 do 8 mm, što osigurava promjenu intenziteta svjetlosti koja pada na mrežnicu za približno 30 puta. Reakcije zenice obezbeđuju dva sistema glatkih mišića šarenice: kada se kružni mišići kontrahuju, zjenica se sužava; radijalnih mišića– širi se.

Kako se lumen zenice smanjuje, oštrina slike se povećava. To se događa zato što suženje zenice sprečava svjetlost da dopre do perifernih područja sočiva i na taj način eliminira izobličenje slike uzrokovano sfernom aberacijom.

Pokreti očiju

Ljudsko oko pokreće šest očnih mišića, koje inerviraju tri kranijalna živca - okulomotorni, trohlearni i abducen. Ovi mišići pružaju dvije vrste pokreta očne jabučice - brze sakadične pokrete (sakada) i glatke pokrete praćenja.

Skokoviti pokreti očiju (sakada) nastaju kada se posmatraju nepokretni objekti (slika 3). Brzi okreti očne jabučice (10 - 80 ms) se izmjenjuju s periodima nepomične fiksacije pogleda u jednoj tački (200 - 600 ms). Ugao rotacije očne jabučice tokom jedne sakade kreće se od nekoliko lučnih minuta do 10°, a pri pomeranju pogleda s jednog predmeta na drugi može dostići 90°. Pri velikim uglovima pomaka, sakade su praćene rotacijom 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 trzavih pokreta. Kada osoba koja putuje u vozu pogleda kroz prozor, njegove oči glatko prate pejzaž koji se kreće izvan prozora, a zatim njegov pogled naglo prelazi na novu tačku fiksacije.

Konverzija svetlosnog signala u fotoreceptorima

Vrste retinalnih fotoreceptora i njihova svojstva

Mrežnica ima dvije vrste fotoreceptora (štapići i čunjići), koji se razlikuju po strukturi i fiziološkim svojstvima.

Tabela 1. Fiziološka svojstva štapića i čunjeva

	Štapovi	Konusi
Fotosenzitivni pigment	Rhodopsin	Jodopsin
Maksimalna apsorpcija pigmenta	Ima dva maksimuma - jedan u vidljivom dijelu spektra (500 nm), drugi u ultraljubičastom (350 nm)	Postoje 3 tipa jodopsina koji imaju različite maksimume apsorpcije: 440 nm (plavi), 520 nm (zeleni) i 580 nm (crveni)
Cell classes		Svaki konus sadrži samo jedan pigment. Shodno tome, postoje 3 klase čunjeva koji su osjetljivi na svjetlost različitih talasnih dužina
Distribucija retine	U središnjem dijelu mrežnice gustoća štapića je oko 150.000 po mm2, prema periferiji se smanjuje na 50.000 po mm2. Nema štapića u fovei i slepoj tački.	Gustoća čunjića u središnjoj fovei dostiže 150.000 po mm2, u slijepoj pjegi ih nema, a na cijeloj preostaloj površini mrežnice gustoća čunjića ne prelazi 10.000 po mm2.
Osetljivost na svetlost	Štapovi su oko 500 puta viši od čunjeva
Funkcija	Omogućite crno-bijelo (skototopski vid)	Dajte boju (fototopski vid)

Teorija dualnosti vida

Prisustvo dva fotoreceptorska sistema (konusi i štapići), koji se razlikuju po osjetljivosti na svjetlost, omogućava prilagođavanje promjenjivim nivoima vanjskog osvjetljenja. U uslovima slabog osvetljenja, percepciju svetlosti obezbeđuju štapići, dok se boje ne razlikuju ( skototopski vid e). Pri jakom svjetlu, vid se pruža uglavnom čunjevima, što vam omogućava da jasno razlikujete boje ( fototopska vizija ).

Mehanizam konverzije svjetlosnog signala u fotoreceptoru

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

U 1. fazi, foton vidljive svjetlosti, ulazeći u molekul pigmenta osjetljivog na svjetlost, apsorbiraju p-elektroni konjugiranih dvostrukih veza 11- cis-retina, dok retina prelazi u trans-forma. Stereomerizacija 11- cis-retinal izaziva konformacijske promjene u proteinskom dijelu molekule rodopsina.

U 2. fazi aktivira se 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 s 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 kationskih kanala i hiperpolarizacije fotoreceptorske membrane.

Tokom transdukcije signala duž mehanizam fosfodiesteraze ojačano je. Tokom odgovora fotoreceptora, jedan jedini molekul pobuđenog rodopsina uspijeva aktivirati nekoliko stotina molekula transducina. To. U prvoj fazi transdukcije signala dolazi do pojačanja od 100-1000 puta. Svaki aktivirani molekul transducina aktivira samo jedan molekul fosfodiesteraze, ali potonji katalizira hidrolizu nekoliko hiljada molekula s GMP-om. To. u ovoj fazi signal se pojačava još 1.000-10.000 puta. Stoga, kada se prenosi signal sa fotona na cGMP, može doći do više od 100.000-strukog pojačanja.

Obrada informacija u retini

Elementi neuronske mreže retine i njihove funkcije

Neuralna mreža retine uključuje 4 tipa nervnih ćelija (slika 5):

- ganglijske ćelije,
bipolarne ćelije,
- amakrine ćelije,
- horizontalne ćelije.

Ganglijske ćelije – neuroni čiji aksoni, kao dio optičkog živca, napuštaju oko i slijede do centralnog nervnog sistema. Funkcija ganglijskih ćelija je da sprovode ekscitaciju od mrežnjače do centralnog nervnog sistema.

Bipolarne ćelije povezuju receptorske i ganglijske ćelije. Dva razgranata procesa protežu se od tijela bipolarne ćelije: jedan proces formira sinaptičke kontakte sa nekoliko fotoreceptorskih ćelija, drugi sa nekoliko ganglijskih ćelija. Funkcija bipolarnih ćelija je da sprovede ekscitaciju od fotoreceptora do ganglijskih ćelija.

Horizontalne ćelije povezati obližnje fotoreceptore. Nekoliko procesa proteže se od horizontalnog tijela ćelije, koji formiraju sinaptičke kontakte s fotoreceptorima. Glavna funkcija horizontalnih ćelija je izvođenje lateralne interakcije fotoreceptora.

Amakrine ćelije nalaze se slično horizontalnim, ali nastaju kontaktima ne s fotoreceptorskim stanicama, već s ganglijskim stanicama.

Propagacija ekscitacije u retini

Kada se fotoreceptor osvijetli, u njemu se razvija receptorski potencijal, koji predstavlja hiperpolarizaciju. Receptorski potencijal koji nastaje u fotoreceptorskoj ćeliji prenosi se na bipolarne i horizontalne ćelije putem sinaptičkih kontakata uz pomoć transmitera.

U bipolarnoj ćeliji mogu se razviti i depolarizacija i hiperpolarizacija (vidi dolje za više detalja), koja se širi sinaptičkim kontaktom na ganglijske stanice. Potonji su spontano aktivni, tj. kontinuirano stvaraju akcione potencijale na određenoj frekvenciji. Hiperpolarizacija ganglijskih ćelija dovodi do smanjenja frekvencije nervnih impulsa, depolarizacija dovodi 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 skup fotoreceptorskih ćelija na koje je data ganglijska ćelija povezana preko bipolarnih ćelija.

Receptivna polja bipolarnih i ganglijskih ćelija su okruglog oblika. U receptivnom polju mogu se razlikovati centralni i periferni dio (slika 6). Granica između centralnog i perifernog dijela receptivnog polja je dinamična i može se pomicati s promjenama nivoa svjetlosti.

Reakcije nervnih ćelija retine kada su osvetljene fotoreceptorima u centralnom i perifernom delu njihovog receptivnog polja obično 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

Cell classes	Reakcija nervnih ćelija kada su osvetljene fotoreceptorima koji se nalaze
	u centralnom delu Republike Poljske	u perifernom dijelu RP
Bipolarne ćelije ON tip	Depolarizacija	Hiperpolarizacija
Bipolarne ćelije ISKLJUČENO tip	Hiperpolarizacija	Depolarizacija
Ganglijske ćelije ON tip
Ganglijske ćelije ISKLJUČENO tip	Hiperpolarizacija i smanjenje frekvencije AP	Depolarizacija i povećanje frekvencije AP
Ganglijske ćelije ON- ISKLJUČENO tip	Oni daju kratak ON odgovor na stacionarni svjetlosni stimulans i kratak OFF odgovor na svjetlo koje slabi.

Obrada vizuelnih informacija u centralnom nervnom sistemu

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 u bazi lubanje i formiraju optički hijazmu. Evo nervnih vlakana, koji dolaze iz medijalne polovine mrežnjače svakog oka prelaze na kontralateralnu stranu, a vlakna iz bočnih polovica mrežnjače nastavljaju se ipsilateralno.

Nakon ukrštanja, aksoni ganglijskih ćelija u optičkom traktu slijede na lateralni koljenasta tela(LCT), gde formiraju sinaptičke kontakte sa neuronima centralnog nervnog sistema. Aksoni nervnih ćelija LCT kao deo tzv. vizuelni sjaj dopire do neurona primarnog vidnog korteksa (Brodmannovo područje 17). 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 LCT-a i korteksa.

Većina aksona ganglijskih ćelija završava u LCT-u, dok neka vlakna prate gornji kolikulus, hipotalamus, pretektalnu regiju moždanog stabla i jezgro optičkog trakta.

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

Projekcija retine na hipotalamus služi za spajanje endogenih cirkadijalnih ritmova sa dnevnim fluktuacijama nivoa svjetlosti.

Veza između retine i pretektalne regije trupa izuzetno je važna za regulaciju lumena zjenice i akomodaciju.

Neuroni jezgara optičkog trakta, koji također primaju sinaptičke inpute od ganglijskih stanica, povezani su s vestibularnim jezgrama moždanog stabla. Ova projekcija omogućava procjenu položaja tijela u prostoru na osnovu vizualnih signala, a služi i za izvođenje složenih okulomotornih reakcija (nistagmus).

Obrada vizuelnih informacija u LCT

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

U LCT-u postoje neuroni koji su pobuđeni kada postoji granica svjetlosti/tama u njihovom receptivnom polju (kontrastni neuroni) ili kada se ova granica pomiče 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 kada se promeni orijentacija svetlosne trake (slika 8 A).

Neuroni sa složenim receptivnim poljem. Maksimalni stepen ekscitacije neurona postiže se kada se svjetlosni stimulus kreće unutar ON zone receptivnog polja u određenom smjeru. Pomicanje svjetlosnog stimulusa u drugom smjeru ili ostavljanje svjetlosnog stimulusa izvan zone ON uzrokuje slabiju ekscitaciju (slika 8 B).

Neuroni sa vrlo složenim receptivnim poljem. Maksimalna ekscitacija takvog neurona postiže se 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 B).

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

Regulacija funkcija pomoćnih uređaja

Regulacija smještaja. Zakrivljenost sočiva se mijenja uz pomoć cilijarnog mišića. Kada se cilijarni mišić kontrahira, 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 zamućenje slike na retini, koje registruju neuroni primarnog korteksa. Zbog silaznih veza korteksa dolazi do promjene stepena ekscitacije neurona u pretektalnoj regiji, što zauzvrat uzrokuje aktivaciju ili inhibiciju preganglijskih neurona okulomotornog jezgra (Edinger-Westphal nukleus) i postganglijskih neurona cilijare. ganglion.

Regulacija lumena zenice. Konstrikcija zjenice nastaje kontrakcijom kružnih glatkih mišićnih vlakana rožnjače, koja su inervirana parasimpatičkim postganglionskim neuronima cilijarnog ganglija. Potonji su pobuđeni svjetlošću visokog intenziteta koja pada na retinu, koju percipiraju neuroni u primarnom vidnom korteksu.

Proširenje zenice se postiže kontrakcijom radijalnih mišića rožnjače, koji su inervirani simpatičkim neuronima VSH. Aktivnost potonjeg je pod kontrolom ciliospinalnog centra i pretektalne regije. Stimulus za proširenje zenice je smanjenje nivoa osvetljenja mrežnjače.

Regulacija pokreta očiju. Neka od vlakana ganglijskih ćelija prate neurone gornjeg kolikulusa ( srednji mozak), koji su povezani s jezgrima okulomotornog, trohlearnog i abducensnog živca, čiji neuroni inerviraju prugasta mišićna vlakna očnih mišića. Nervne ćelije gornjih kolikula primaće sinaptičke inpute od vestibularnih receptora i proprioceptora mišića vrata, što omogućava telu da koordinira pokrete očiju sa pokretima tela u prostoru.

Fenomeni vizuelne percepcije

Prepoznavanje uzoraka

Vizuelni sistem ima izuzetnu sposobnost da prepozna objekat u širokom spektru slika. Sliku (poznato lice, slovo i sl.) možemo prepoznati kada neki njeni dijelovi nedostaju, kada sadrži nepotrebne elemente, kada je različito orijentirana u prostoru, ima različite ugaone dimenzije i okrenuta je prema nama različite strane i tako dalje. (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 od njega. Točkovi bicikla se percipiraju kao okrugli, iako u stvarnosti njihove retinalne slike mogu biti uske elipse. Ovaj fenomen pokazuje ulogu iskustva u sagledavanju svijeta oko nas. Neurofiziološki mehanizmi ovog fenomena su trenutno nepoznati.

Percepcija prostorne dubine

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

Budući da se oči nalaze na određenoj udaljenosti jedna od druge, slike nastale na mrežnici lijevog i desnog oka malo se razlikuju jedna od druge. Što je objekat bliži posmatraču, to će se ove slike razlikovati.

Preklapanje slika također pomaže u procjeni njihove relativne lokacije 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 mirnoće prostora

Ako nakon zatvaranja jednog oka pritisnemo prstom drugu očnu jabučicu, vidjet ćemo da se svijet oko nas pomiče u stranu. IN normalnim uslovima svijet nepomično, iako slika na mrežnjači stalno „skače“ zbog kretanja očnih jabučica, okretanja glave i promjene položaja tijela u prostoru. Percepcija mirnoće okolnog prostora osigurava se činjenicom da se prilikom obrade vizualnih slika uzimaju u obzir informacije o pokretima očiju, pokretima glave i položaju tijela u prostoru. Vizuelni senzorni sistem je u stanju da „oduzme“ svoje pokrete oka 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. Upoređujući intenzitet 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 protivničke boje. Ovu teoriju podržava činjenica da postoje neuroni u retini, LCT i korteksu koji se aktiviraju ako je njihovo receptivno polje osvijetljeno crvenim svjetlom i inhibirano ako je svjetlo zeleno. Drugi neuroni se pobuđuju kada su izloženi žutoj i inhibiraju kada su izloženi plavoj. Pretpostavlja se da poređenjem stepena ekscitacije neurona u “crveno-zelenom” i “žuto-plavom” sistemu vizuelni senzorni sistem može izračunati karakteristike boje Sveta. Autori teorije su Mach, Gering.

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

Navikli smo da vidimo svijet onakvim kakav jest, ali u stvari, svaka slika se pojavljuje naopačke na mrežnjači. Hajde da shvatimo zašto ljudsko oko sve vidi u izmijenjenom stanju i kakvu ulogu u tom procesu imaju drugi analizatori.

Kako oči zapravo rade?

U suštini, ljudsko oko je jedinstvena kamera. Umjesto dijafragme, postoji šarenica koja skuplja i sužava zenicu ili je rasteže i širi kako bi omogućila dovoljno svjetla da uđe u oko. Sočivo se tada ponaša kao sočivo: svjetlosni zraci se fokusiraju i udaraju u retinu. Ali pošto sočivo po karakteristikama podseća na bikonveksno sočivo, zraci koji prolaze kroz njega se lome i prevrću. Stoga se na mrežnjači pojavljuje manja, obrnuta slika. Međutim, oko samo percipira sliku, a mozak je obrađuje. On okreće sliku nazad, posebno za svako oko, zatim ih kombinuje u jednu trodimenzionalnu sliku, ispravlja boju i ističe pojedinačne objekte. Tek nakon ovog procesa pojavljuje se prava slika svijeta oko nas.

Vjeruje se da novorođenče vidi svijet naopačke do treće sedmice života. Postepeno, djetetov mozak uči da percipira svijet onakvim kakav jeste. Štaviše, u procesu takve obuke važno je ne samo vizuelne funkcije, ali i rad mišića i organa za ravnotežu. Kao rezultat, pojavljuje se prava slika slika, pojava i objekata. Stoga se naša uobičajena sposobnost da realnost odražavamo upravo na ovaj način, a ne drugačije, smatramo stečenom.

Može li čovjek naučiti da vidi svijet naopačke?

Naučnici su odlučili testirati može li osoba živjeti u naopakom svijetu. U eksperimentu su učestvovala dva volontera koji su imali naočare za preokret slike. Jedan je nepomično sjedio u stolici, ne pomjerajući ni ruke ni noge, a drugi se slobodno kretao i pružao pomoć prvom. Prema rezultatima studije, osoba koja je bila aktivna mogla je da se navikne na novu realnost, ali druga nije. Takvu sposobnost imaju samo ljudi - isti eksperiment s majmunom doveo je životinju u polusvjesno stanje, a samo tjedan dana kasnije počela je postupno reagirati na jake podražaje, ostajući nepomična.

Oko- organ vida kod životinja i ljudi. Ljudsko oko se sastoji od očne jabučice povezane optičkim živcem s mozgom i pomoćnog aparata (očne kapke, suznih organa i mišići koji pokreću očnu jabučicu).

Očna jabučica (slika 94) je zaštićena gustom membranom koja se zove sklera. Prednji (providni) dio sklere 1 naziva se rožnjača. Rožnjača je najosjetljiviji vanjski dio ljudsko tijelo(čak i najlakši dodir izaziva trenutno refleksno zatvaranje očnih kapaka).

Iza rožnjače je šarenica 2, koju kod ljudi može imati različite boje. Između rožnjače i šarenice je vodenasta tečnost. U šarenici se nalazi mala rupa - zenica 3. Prečnik zjenice može varirati od 2 do 8 mm, smanjujući se na svjetlu i povećavajući u mraku.

Iza zjenice se nalazi prozirno tijelo nalik na bikonveksno sočivo – sočivo 4. Spolja je mekano i gotovo želatinasto, iznutra je tvrđe i elastično. Sočivo je okruženo sa 5 mišića koji ga pričvršćuju za bjeloočnicu.

Iza sočiva je staklasto tijelo 6, koje je bezbojna želatinasta masa. Stražnji dio bjeloočnice – fundus oka – prekriven je retinom (retinom) 7. Sastoji se od najfinijih vlakana koja pokrivaju fundus oka i predstavljaju razgranate završetke vidnog živca.

Kako se slike pojavljuju i kako ih oko percipira razne predmete?

Svetlost, prelomljena u optičkom sistemu oka, koji se formira od rožnjače, sočiva i staklastog tela, daje prave, redukovane i inverzne slike dotičnih objekata na mrežnjači (sl. 95). Jednom kada svjetlost dođe do završetaka optičkog živca, koji čine mrežnicu, ona iritira te završetke. Ove iritacije se preko nervnih vlakana prenose do mozga, a osoba ima vizuelni osećaj: vidi predmete.

Slika objekta koji se pojavljuje na mrežnjači oka je obrnuta. Prva osoba koja je to dokazala konstruisanjem putanje zraka u optičkom sistemu oka bio je I. Kepler. Da bi testirao ovaj zaključak, francuski naučnik R. Descartes (1596-1650) uzeo je oko bika i ostrugao ga zadnji zid neprozirni sloj, postavljen u rupu napravljenu na kapci. A onda je na prozirnom zidu fundusa ugledao obrnutu sliku slike posmatrane sa prozora.

Zašto onda sve objekte vidimo onakvima kakvi jesu, odnosno ne obrnutim? Činjenica je da se proces vida kontinuirano korigira mozak, koji prima informacije ne samo preko očiju, već i putem drugih osjetila. Svojevremeno je engleski pesnik Vilijam Blejk (1757-1827) vrlo tačno primetio:

Um zna kako gledati na svijet.

Godine 1896. američki psiholog J. Stretton izveo je eksperiment na sebi. Stavio je posebne naočare, 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 predmete naopačke. Zbog toga je došlo do neusklađenosti u radu očiju sa drugim čulima. Naučnik je razvio simptome morska bolest. Tri dana je osjećao mučninu. Međutim, četvrtog dana tijelo se počelo vraćati u normalu, a petog dana Stretton se osjećao isto kao prije eksperimenta. Mozak naučnika se navikao na nove uslove rada i ponovo je počeo da vidi sve predmete pravo. 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 prilagodljivost karakteristična samo za ljudski mozak. Kada su u jednom od eksperimenata na majmuna stavljene invertirajuće naočale, on je zadobio takav psihološki udarac da je nakon nekoliko pogrešnih pokreta i pada pao u stanje koje je podsjećalo na komu. Njeni refleksi su počeli da blede, pala je krvni pritisak a disanje je postalo učestalo i plitko. Ništa slično nije primećeno kod ljudi.

Međutim, ljudski mozak nije uvijek u stanju nositi se s analizom slike dobivene na mrežnici. U takvim slučajevima nastaju vizuelne iluzije – posmatrani objekat nam se ne čini onakvim kakav zaista jeste (Sl. 96).

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 pomjerimo pogled s udaljenog objekta na bliži?

Ispostavilo se da su oni mišići koji su pričvršćeni za sočivo sposobni 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 obližnjih objekata očni mišići komprimiraju sočivo i povećava se njegova zakrivljenost, a time i optička snaga.

Sposobnost oka da se prilagodi vidu na bliskim i daljim udaljenostima naziva se smještaj(od latinskog accomodatio - uređaj). Zahvaljujući akomodaciji, osoba uspijeva fokusirati slike različitih objekata na istoj udaljenosti od sočiva - na mrežnjaču.

Međutim, kada je predmet u pitanju vrlo blizu, napetost mišića koji deformišu sočivo raste, a rad oka postaje zamoran. Optimalna udaljenost za čitanje i pisanje za normalno oko je oko 25 cm. Ova udaljenost se naziva udaljenost jasnog (ili najboljeg) vida.

Koja je korist od gledanja na oba oka?

Prvo, zahvaljujući prisutnosti dva oka možemo razlikovati koji je objekt bliži, a koji dalje od nas. Činjenica je da mrežnice desnog i lijevog oka proizvode slike koje se međusobno razlikuju (što odgovara gledanju objekta kao s desne i lijeve strane). Što je objekt bliže, to je razlika uočljivija. Stvara utisak razlike u udaljenostima. Ova ista sposobnost vida omogućava vam da vidite objekat kao trodimenzionalan, a ne ravan.

Drugo, dva oka povećavaju vidno polje. Ljudsko vidno polje je prikazano na slici 97, a. Poređenja radi, pored njega su prikazana vidna polja konja (sl. 97, c) i zeca (sl. 97, b). Gledajući ove slike, lako je shvatiti zašto je grabežljivcima tako teško da se prišunjaju ovim životinjama, a da se ne odaju.

Vizija omogućava ljudima da vide jedni druge. Da li je moguće vidjeti sebe, ali biti nevidljiv drugima? Engleski pisac Herbert Vels (1866-1946) prvi je pokušao da odgovori na ovo pitanje u svom romanu Nevidljivi čovek. Osoba će postati nevidljiva nakon što njena supstanca postane prozirna i ima istu optičku gustoću kao i okolni zrak. Tada neće biti refleksije i prelamanja svjetlosti na granici ljudskog tijela sa zrakom, i ona će se pretvoriti u nevidljivu. Na primjer, zdrobljeno staklo, koje u zraku izgleda kao bijeli prah, odmah nestaje iz vidokruga kada se stavi u vodu, medij koji ima približno istu optičku gustoću kao staklo.

1911. godine njemački naučnik Spalteholtz natopio je preparat od mrtvog životinjskog tkiva posebno pripremljenom tečnošću, nakon čega ga je stavio u posudu sa istom tečnošću.

Međutim, nevidljivi čovjek mora biti nevidljiv u zraku, a ne u posebno pripremljenom rastvoru. Ali to se ne može postići.

Ali pretpostavimo da osoba ipak uspijeva postati transparentna. Ljudi će prestati da ga viđaju. Hoće li moći da ih sam vidi? Ne, jer će svi njegovi dijelovi, uključujući i oči, prestati da prelamaju svjetlosne zrake, pa se na mrežnici oka neće pojaviti nikakva slika. Osim toga, da bi se stvorila vidljiva slika u čovjekovom umu, svjetlosne zrake mora apsorbirati mrežnica, prenoseći na nju svoju energiju. Ova energija je neophodna za stvaranje signala koji putuju duž optičkog živca do ljudskog mozga. Ako oči nevidljivog čovjeka postanu potpuno prozirne, to se neće dogoditi. A ako je tako, onda će potpuno prestati da vidi. Nevidljivi čovek će biti slep.

H.G. Wells nije uzeo u obzir ovu okolnost i stoga je obdario svog heroja normalan vid, omogućavajući mu da teroriše čitav grad a da ga ne primete.

1. Kako funkcioniše ljudsko oko? Koji dijelovi čine optički sistem? 2. Opišite sliku koja se pojavljuje na mrežnjači oka. 3. Kako se slika objekta prenosi u mozak? Zašto predmete vidimo ravno, a ne naopako? 4. Zašto, kada pomerimo pogled sa bliskog objekta na udaljeni, nastavljamo da vidimo njegovu jasnu sliku? 5. Koja je udaljenost najboljeg vida? 6. Koja je prednost gledanja na oba oka? 7. Zašto nevidljivi čovjek mora biti slijep?

Pomoćni aparat vizuelnog sistema i njegove funkcije

Vizualni senzorni sistem opremljen je složenim pomoćnim aparatom, koji uključuje očnu jabučicu i tri para mišića koji obezbjeđuju njegove pokrete. Elementi očne jabučice vrše primarnu transformaciju svjetlosnog signala koji ulazi u retinu:
optički sistem oka fokusira slike na retinu;
zjenica reguliše količinu svjetlosti koja pada na retinu;
- mišići očne jabučice osiguravaju njeno kontinuirano kretanje.

Formiranje slike na retini

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

Smještaj

Regulacija osvjetljenja mrežnjače

Količina svjetlosti koja pada na mrežnicu proporcionalna je površini zjenice. Promjer zjenice kod odrasle osobe varira od 1,5 do 8 mm, što osigurava promjenu intenziteta svjetlosti koja pada na mrežnicu za približno 30 puta. Reakcije zenica obezbeđuju dva sistema glatkih mišića šarenice: kada se kružni mišići kontrahuju, zjenica se sužava, a kada se radijalni mišići skupljaju, zjenica se širi.

Pokreti očiju

Nagli pokreti očiju (sakada) nastaju kada se posmatraju nepokretni objekti (slika 3). Brzi okreti očne jabučice (10 - 80 ms) se izmjenjuju s periodima nepomične fiksacije pogleda u jednoj tački (200 - 600 ms). Ugao rotacije očne jabučice tokom jedne sakade kreće se od nekoliko lučnih minuta do 10°, a pri pomeranju pogleda s jednog predmeta na drugi može dostići 90°. Pri velikim uglovima pomaka, sakade su praćene rotacijom glave; Pomicanje očne jabučice obično prethodi pokretu glave.

Konverzija svetlosnog signala u fotoreceptorima

Vrste retinalnih fotoreceptora i njihova svojstva

Mrežnica ima dvije vrste fotoreceptora (štapići i čunjići), koji se razlikuju po strukturi i fiziološkim svojstvima.

Tabela 1. Fiziološka svojstva štapića i čunjeva

	Štapovi	Konusi
Fotosenzitivni pigment	Rhodopsin	Jodopsin
Maksimalna apsorpcija pigmenta	Ima dva maksimuma - jedan u vidljivom dijelu spektra (500 nm), drugi u ultraljubičastom (350 nm)	Postoje 3 tipa jodopsina koji imaju različite maksimume apsorpcije: 440 nm (plavi), 520 nm (zeleni) i 580 nm (crveni)
Cell classes		Svaki konus sadrži samo jedan pigment. Shodno tome, postoje 3 klase čunjeva koji su osjetljivi na svjetlost različitih talasnih dužina
Distribucija retine	U središnjem dijelu mrežnice gustoća štapića je oko 150.000 po mm2, prema periferiji se smanjuje na 50.000 po mm2. Nema štapića u fovei i slepoj tački.	Gustoća čunjića u središnjoj fovei dostiže 150.000 po mm2, u slijepoj pjegi ih nema, a na cijeloj preostaloj površini mrežnice gustoća čunjića ne prelazi 10.000 po mm2.
Osetljivost na svetlost	Štapovi su oko 500 puta viši od čunjeva
Funkcija	Omogućite crno-bijelo (skototopski vid)	Dajte boju (fototopski vid)

Teorija dualnosti vida

Mehanizam konverzije svjetlosnog signala u fotoreceptoru

U 2. fazi aktivira se 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 s 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 kationskih kanala i hiperpolarizacije fotoreceptorske membrane.

Obrada informacija u retini

Elementi neuronske mreže retine i njihove funkcije

Neuralna mreža retine uključuje 4 tipa nervnih ćelija (slika 5):

- ganglijske ćelije,
bipolarne ćelije,
- amakrine ćelije,
- horizontalne ćelije.

Amakrine ćelije nalaze se slično horizontalnim, ali nastaju kontaktima ne s fotoreceptorskim stanicama, već s ganglijskim stanicama.

Propagacija ekscitacije u retini

Električni odgovori neurona retine

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

Cell classes	Reakcija nervnih ćelija kada su osvetljene fotoreceptorima koji se nalaze
	u centralnom delu Republike Poljske	u perifernom dijelu RP
Bipolarne ćelije ON tip	Depolarizacija	Hiperpolarizacija
Bipolarne ćelije ISKLJUČENO tip	Hiperpolarizacija	Depolarizacija
Ganglijske ćelije ON tip
Ganglijske ćelije ISKLJUČENO tip	Hiperpolarizacija i smanjenje frekvencije AP	Depolarizacija i povećanje frekvencije AP
Ganglijske ćelije ON- ISKLJUČENO tip	Oni daju kratak ON odgovor na stacionarni svjetlosni stimulans i kratak OFF odgovor na svjetlo koje slabi.

Obrada vizuelnih informacija u centralnom nervnom sistemu

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 u bazi lubanje i formiraju optički 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 lateralnog genikulativnog tijela (LCC), gdje formiraju sinaptičke kontakte sa neuronima centralnog nervnog sistema. Aksoni nervnih ćelija LCT kao deo tzv. vizuelni sjaj dopire do neurona primarnog vidnog korteksa (Brodmannovo područje 17). Dalje, duž intrakortikalnih veza, ekscitacija se širi na sekundarni vidni korteks (polja 18b-19) i asocijativne zone korteksa.

Većina aksona ganglijskih ćelija završava u LCT-u, dok neka vlakna prate gornji kolikulus, hipotalamus, pretektalnu regiju moždanog stabla i jezgro optičkog trakta.

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

Projekcija retine na hipotalamus služi za spajanje endogenih cirkadijalnih ritmova sa dnevnim fluktuacijama nivoa svjetlosti.

Veza između retine i pretektalne regije trupa izuzetno je važna za regulaciju lumena zjenice i akomodaciju.

Obrada vizuelnih informacija u LCT

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

Obrada vizuelnih informacija u primarnom vizuelnom korteksu

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

Regulacija funkcija pomoćnih uređaja

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

Fenomeni vizuelne percepcije

Prepoznavanje uzoraka

Vizuelni sistem ima izuzetnu sposobnost da prepozna objekat u širokom spektru slika. Sliku (poznato lice, slovo i sl.) možemo prepoznati kada neki njeni dijelovi nedostaju, kada sadrži nepotrebne elemente, kada je različito orijentirana u prostoru, ima različite ugaone dimenzije, okrenuta je prema nama na različite strane , itd. P. (Sl. 9). Neurofiziološki mehanizmi ovog fenomena se trenutno intenzivno proučavaju.

Konstantnost oblika i veličine

Percepcija prostorne dubine

Preklapanje slika također pomaže u procjeni njihove relativne lokacije u prostoru. Slika bliskog objekta može se preklapati sa slikom udaljenog, ali ne i obrnuto.

Percepcija mirnoće prostora

Ako nakon zatvaranja jednog oka pritisnemo prstom drugu očnu jabučicu, vidjet ćemo da se svijet oko nas pomiče u stranu. U normalnim uvjetima okolni svijet je nepomičan, iako slika na mrežnjači neprestano „skače“ zbog kretanja očnih jabučica, okretanja glave i promjene položaja tijela u prostoru. Percepcija mirnoće okolnog prostora osigurava se činjenicom da se prilikom obrade vizualnih slika uzimaju u obzir informacije o pokretima očiju, pokretima glave i položaju tijela u prostoru. Vizuelni senzorni sistem je u stanju da „oduzme“ svoje pokrete oka i tela od kretanja slike na mrežnjači.

Teorije vida boja

Trokomponentna teorija

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 protivničke boje. Ovu teoriju podržava činjenica da postoje neuroni u retini, LCT i korteksu koji se aktiviraju ako je njihovo receptivno polje osvijetljeno crvenim svjetlom i inhibirano ako je svjetlo zeleno. Drugi neuroni se pobuđuju kada su izloženi žutoj i inhibiraju kada su izloženi plavoj. Pretpostavlja se da upoređivanjem stepena ekscitacije neurona u „crveno-zelenom” i „žuto-plavom” sistemu vizuelni senzorni sistem može izračunati karakteristike boje svetlosti. Autori teorije su Mach, Gering.

Kroz oko, ne okom
Um zna kako gledati na svijet.
William Blake

Ciljevi lekcije:

edukativni:

otkriti strukturu i značaj vizuelnog analizatora, vizuelne senzacije i percepcija;
produbiti znanja o građi i funkciji oka kao optičkog sistema;
objasni kako nastaju slike na mrežnjači,
dati predstavu o kratkovidnosti i dalekovidnosti, te vrstama korekcije vida.

edukativni:

razvijaju sposobnost posmatranja, poređenja i izvođenja zaključaka;
nastaviti da se razvija logičko razmišljanje;
nastavljaju formirati ideju o jedinstvu koncepata okolnog svijeta.

edukativni:

negovati brižan odnos prema svom zdravlju, rješavati pitanja higijene vida;
nastaviti razvijati odgovoran odnos prema učenju.

Oprema:

tabela "Vizuelni analizator",
sklopivi model oka,
mokri preparat "Mammalian Eye"
brošure sa ilustracijama.

Tokom nastave

1. Organizacioni momenat.

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

3. Objašnjenje novog materijala:

Optički sistem oka.

Retina. Formiranje slike na mrežnjači.

Optičke iluzije.

Akomodacija oka.

Prednost gledanja na oba oka.

Pokret očiju.

Vizuelni nedostaci i njihova korekcija.

Vizuelna higijena.

4. Konsolidacija.

5. Sažetak lekcije. Postavljanje domaće zadaće.

Ponavljanje teme "Struktura oka."

Nastavnik biologije:

U prošloj lekciji proučavali smo temu „Struktura oka“. Prisjetimo se materijala ove lekcije. Nastavite rečenicu:

1) Vizuelno područje moždane hemisfere se nalazi u...

2) Daje boju oku...

3) Analizator se sastoji od...

4) Pomoćna tijela oči su...

5) Očna jabučica ima... membrane

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

Koristeći crtež, recite o strukturi i namjeni sastavnih dijelova oka.

Objašnjenje novog materijala.

Nastavnik biologije:

Oko je organ vida kod životinja i ljudi. Ovo je samopodešavajući uređaj. Omogućava vam da vidite bliske i udaljene objekte. Sočivo se ili skuplja gotovo u kuglu, ili se rasteže, mijenjajući tako žižnu daljinu.

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

Retina (mreža 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 slabim svjetlom sumraka, ali ne mogu uočiti boju. Češeri se pobuđuju polako i samo jakom svjetlu- Oni su u stanju da percipiraju boje. Štapići su ravnomjerno raspoređeni po mrežnjači. Neposredno nasuprot zjenice u mrežnjači nalazi se žuta mrlja, koja se sastoji isključivo od čunjeva. Prilikom pregleda predmeta, pogled se pomera tako da slika pada na žutu mrlju.

Procesi se protežu od nervnih ćelija. Na jednom mjestu mrežnice skupljaju se u snop i formiraju optički živac. Više od milion vlakana prenosi vizuelne informacije u mozak u obliku nervnih impulsa. Ovo mjesto, lišeno receptora, naziva se slijepa mrlja. Analiza boje, oblika, osvjetljenja predmeta i njegovih detalja, započeta u retini, završava se u korteksu. Ovdje se sve informacije prikupljaju, dešifruju i sumiraju. Kao rezultat toga, formira se ideja o predmetu. Mozak je taj koji „vidi“, a ne oko.

Dakle, vid je subkortikalni proces. Zavisi od kvaliteta informacija koje dolaze iz očiju u korteks moždane hemisfere(okcipitalna regija).

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 dotičnih objekata na mrežnjači.

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

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

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

Godine 1896. američki psiholog J. Stretton izveo je eksperiment na sebi. Stavio je posebne naočare, zahvaljujući kojima slike okolnih objekata na mrežnjači oka nisu bile obrnuto, već naprijed. I šta? Svijet u Strettonovom umu se okrenuo naglavačke. Počeo je da vidi sve predmete naopačke. Zbog toga je došlo do neusklađenosti u radu očiju sa drugim čulima. Naučnik je razvio simptome morske bolesti. Tokom tri dana osetio je mučninu. Međutim, četvrtog dana tijelo se počelo vraćati u normalu, a petog dana Stretton se osjećao isto kao prije eksperimenta. Mozak naučnika se navikao na nove uslove rada i ponovo je počeo da vidi sve predmete pravo. 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 invertirajuće naočale, on je zadobio takav psihološki udarac da je nakon nekoliko pogrešnih pokreta i pada pao u stanje koje je podsjećalo na komu. Njeni refleksi su počeli da blede, krvni pritisak je pao, a disanje je postalo ubrzano i plitko. Ništa slično nije primećeno kod ljudi. Međutim, ljudski mozak nije uvijek u stanju nositi se s analizom slike dobivene na mrežnici. U takvim slučajevima nastaju vizualne iluzije - promatrani predmet nam se ne čini onakvim kakav stvarno jest.

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

Vizuelne samoobmane

Često govorimo o „obmani oka“, „obmani sluha“, ali ti izrazi su netačni. Nema obmana 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 sopstveni mozak. stvarno, večina optičke iluzije zavise isključivo od činjenice da ne samo da vidimo, već i nesvjesno razmišljamo i nesvjesno se obmanjujemo. Ovo su obmane rasuđivanja, 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?

Da li je četvorougao kvadrat?

Koja je elipsa veća - donja ili unutrašnja gornja?

Šta je veće na ovoj slici - visina ili širina?

Koja linija je nastavak prve?

Da li primjećujete da se krug "trese"?

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 komprimiraju sočivo, a njegova zakrivljenost, a samim tim i optička snaga se povećava.

Sposobnost oka da se prilagodi vidu, kako na bliskim tako i na daljim, naziva se smještaj(od latinskog accomodatio - uređaj).

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

Nastavnik biologije:

Kakvu prednost daje gledanje na oba oka?

1. Ljudsko vidno polje se povećava.

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

Činjenica je da mrežnica desnog i lijevog oka stvara slike koje se međusobno razlikuju (što odgovara gledanju objekata kao da su desno i lijevo). Što je objekt bliže, to je razlika uočljivija. To stvara dojam razlike u udaljenostima. Ova ista sposobnost oka omogućava vam da vidite objekat kao trodimenzionalan, a ne ravan. Ova sposobnost se naziva stereoskopski vid. Zajednički rad obje hemisfere mozga osigurava razlikovanje predmeta, njihovog oblika, veličine, lokacije i kretanja. Efekat volumetrijskog prostora može se pojaviti u slučajevima kada smatramo ravnu sliku.

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

Gledajte 30 sekundi u vješticu na metli bez skretanja pogleda.

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

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

Da li oči uvijek sve ovako gledaju? Kako se ponašamo u već poznatoj prostoriji? Zašto su nam potrebni pokreti očiju? Potrebni su za početni pregled. Ispitivanjem formiramo holističku sliku, a sve se to prenosi u memoriju. Prema tome, pokreti očiju nisu neophodni za prepoznavanje dobro poznatih objekata.

Nastavnik fizike:

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

Kratkovidnost je nedostatak vida u kojem se paralelni zraci, nakon prelamanja u oku, skupljaju ne na mrežnici, već bliže sočivu. Slike udaljenih objekata stoga na mrežnjači izgledaju nejasno i zamućeno. 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. Stoga 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 školske godine i obično je povezan sa dugotrajnim čitanjem ili pisanjem, posebno kod nedovoljnog osvetljenja i nepravilnog postavljanja izvora svetlosti.

Dalekovidnost je oštećenje 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 i mutne.

Nastavnik biologije:

Da biste spriječili vizualni zamor, postoji niz 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. To je vrlo lako uraditi, bez stresa.

Usmjerite pogled lijevo - pravo, desno - pravo, gore - pravo, dolje - pravo, bez odlaganja u otetom položaju. Ponovite 1-10 puta.

2. Pomerite pogled dijagonalno: levo - dole - pravo, desno - gore - pravo, desno - dole - pravo, levo - gore - pravo. I postepeno povećavajte kašnjenja u otetom položaju, disanje je dobrovoljno, ali pazite da nema kašnjenja. Ponovite 1-10 puta.

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

4. Pogledajte vrh prsta ili olovke na udaljenosti od 30 cm od očiju, a zatim u daljinu. Ponovite nekoliko puta.

5. Gledajte pravo ispred sebe pažljivo i nepomično, pokušavajući da vidite jasnije, a zatim trepnite nekoliko puta. Stisnite kapke, a zatim trepnite nekoliko puta.

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

7. Masirajte kapke, nježno ih glađujući kažiprstom i srednjim prstima u smjeru od nosa prema sljepoočnicama. Ili: zatvorite oči i jastučićima dlanova, dodirujući se veoma nežno, pomerite se duž gornjih kapaka od slepoočnica do mosta nosa i nazad, ukupno 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 minute).

1. Prilikom brojanja 1-2, oči se fiksiraju na blizak (udaljenost 15-20 cm) predmet pri brojanju 3-7, pogled se prebacuje na udaljeni predmet; Na brojanje do 8, pogled se ponovo prebacuje na najbliži predmet.

2. Sa nepomičnom glavom, na broj 1, okrenite oči okomito gore, na broj 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, usmjerite pogled 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 dole, pogledajte desno, pa lijevo. Ponovite 3-4 puta. Trajanje 6 sekundi.

3. Podignite oči prema gore, napravite kružne pokrete njima 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 mutna i nejasna. Mora da napreže vid kako bi se oko smestilo bilo na tablu ili na notes, što je štetno i za vid i za nervni sistem. Predložite dizajn takvih naočala za školarce kako bi izbjegli stres prilikom čitanja teksta s ploče.

2. Kada se očno sočivo neke osobe zamuti (na primjer, kod katarakte), obično se uklanja i zamjenjuje plastičnim sočivom. Takva zamjena lišava oči mogućnosti akomodacije i pacijent mora koristiti naočale. Nedavno je Njemačka počela 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 šta nije u redu sa ovom idejom? Kada je objekat u okruženju nevidljiv? Kako može da vidi oko nevidljivog čoveka?

Sažetak lekcije. Postavljanje domaće zadaće.

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

Važno je znati strukturu mrežnice i način na koji primamo vizualne informacije, barem u najopštijem obliku.

1. Pogledajte strukturu očiju. Nakon što svjetlosni zraci prođu kroz sočivo, prodiru u staklasto tijelo i ulaze u unutrašnji, vrlo tanak sloj oka - retinu. Ona je ta koja igra glavnu ulogu u snimanju slike. Retina je centralna karika našeg vizuelnog analizatora.

Retina je uz žilnicu, ali je u mnogim područjima labava. Ovdje ima tendenciju da se ljušti kada razne bolesti. Kod bolesti retine, žilnica je vrlo često uključena u patološki proces. U horoidei nema nervnih završetaka, pa kada je ona bolesna, bol se ne javlja, što obično signalizira neku vrstu problema.

Retina koja prima svjetlost može se funkcionalno podijeliti na centralnu (područje makule) i perifernu (cijela preostala površina mrežnice). U skladu s tim razlikuju centralni vid, koji omogućava jasno ispitivanje malih detalja objekata, i periferni vid, u kojem se oblik objekta percipira manje jasno, ali uz njegovu pomoć dolazi do orijentacije u prostoru.

2. Retina ima složenu višeslojnu strukturu. Sastoji se od fotoreceptora (specijaliziranog neuroepitela) i nervnih ćelija. Fotoreceptori koji se nalaze u mrežnjači oka dijele se u dvije vrste, koje se nazivaju prema svom obliku: čunjići i štapići. Štapići (ima ih oko 130 miliona u mrežnjači) su veoma fotosenzitivni i omogućavaju vam da vidite na loše osvetljenje, oni su također odgovorni za periferni vid. Čunjići (ima ih oko 7 miliona u mrežnjači), naprotiv, zahtijevaju više svjetla za svoju pobudu, ali oni su ti koji vam omogućavaju da vidite male detalje (odgovorne za centralni vid) i omogućavaju razlikovanje boja . Najveća koncentracija čunjića je u području retine poznatom kao makula ili makula, koja zauzima otprilike 1% mrežnice.

Štapovi sadrže vizuelnu ljubičastu boju, zbog čega se vrlo brzo i slabom svjetlošću pobuđuju. Vitamin A učestvuje u stvaranju vizuelne ljubičaste boje, čiji nedostatak dovodi do razvoja takozvanog noćnog sljepila. Češeri ne sadrže vizuelnu ljubičastu boju, pa se polako pobuđuju i to samo jakom svetlošću, ali su sposobni da percipiraju boju: spoljni segmenti tri vrste čunjeva (plavi, zeleni i crveni) sadrže vizuelne pigmente tri vrste, maksimumi apsorpcionih spektra su u plavoj, zelenoj i crvenoj oblasti spektra.

3 . U štapićima i čunjićima, koji se nalaze u vanjskim slojevima retine, svjetlosna energija se pretvara u električnu energiju u nervnom tkivu. Impulsi koji nastaju u vanjskim slojevima retine dopiru do srednjih neurona smještenih u njenim unutrašnjim slojevima, a zatim do živčanih stanica. Procesi ovih nervnih ćelija konvergiraju radijalno na jedno područje retine i formiraju optički disk, vidljiv pri pregledu fundusa.

Očni nerv se sastoji od procesa nervnih ćelija mrežnjače i izlazi iz očne jabučice blizu njenog zadnjeg pola. On prenosi signale od nervnih završetaka do mozga.

Dok izlazi iz oka, optički nerv se deli na dve polovine. Unutrašnja polovina se siječe sa istom polovinom drugog oka. Desna strana mrežnjače svakog oka prenosi se kroz optički nerv desna strana slike na desnoj strani mozga, odnosno lijevoj strani retine, odnosno lijevoj strani slike na lijevoj strani mozga. Ukupnu sliku onoga što vidimo stvara mozak direktno.

Dakle, vizualna percepcija počinje projekcijom slike na mrežnicu i ekscitacijom fotoreceptora, a zatim se primljena informacija sekvencijalno obrađuje u subkortikalnim i kortikalnim vizualnim centrima. Kao rezultat toga, nastaje vizualna slika, koja zahvaljujući interakciji vizualnog analizatora s drugim analizatorima i akumuliranom iskustvu (vizuelnom pamćenju) ispravno odražava objektivnu stvarnost. Retina oka proizvodi smanjenu i obrnutu sliku objekta, ali sliku vidimo uspravno i u stvarnoj veličini. To se dešava i zato što, pored vizuelnih slika, mozak prima i nervnih impulsa iz ekstraokularnih mišića, na primjer, kada pogledamo gore, mišići rotiraju oči prema gore. Očni mišići rade kontinuirano, opisuju konture objekta, a te pokrete također bilježi mozak.

Struktura oka.

Ljudsko oko - vizuelni analizator, 95% informacija o svijetu oko nas primamo našim očima. Modernom čoveku Po ceo dan moramo da radimo sa predmetima u blizini: gledamo u ekran kompjutera, čitamo itd. Naše oči su pod ogromnim opterećenjem, usled čega mnogi ljudi pate od očnih bolesti i oštećenja vida. Svi bi trebali znati kako oko funkcionira i koje su njegove funkcije.

Oko je optički sistem, ima gotovo sferni oblik. Oko je sferično tijelo prečnika oko 25 mm i mase 8 g. Zidovi očne jabučice formiraju tri membrane. Spoljna tunica albuginea sastoji se od gustog, neprozirnog vezivnog tkiva. Omogućuje oku da zadrži svoj oblik. Sljedeći sloj oka je vaskularni, on sadrži sve krvne žile koje hrane tkiva oka. Koroidea je crna jer njene ćelije sadrže crni pigment koji upija svjetlosne zrake, sprečavajući ih da se rasprše oko oka. Horoid prelazi u šarenicu 2, at različiti ljudi ima različite boje, što određuje boju očiju. Šarenica je kružna mišićna dijafragma sa malom rupicom u sredini - zjenica 3. Crna je jer mjesto iz kojeg ne izlaze svjetlosni zraci percipiramo kao crno. Kroz zenicu, svetlosni zraci prodiru u oko, ali ne izlaze nazad, kao da su zarobljeni. Zjenica reguliše protok svjetlosti u oko, refleksno se sužavajući ili širi, zjenica može imati veličinu od 2 do 8 mm zavisno od osvetljenja.

Između rožnjače i šarenice nalazi se vodenasta tečnost iza koje - sočivo 4. Sočivo je bikonveksno sočivo, elastično je i može mijenjati svoju zakrivljenost uz pomoć cilijarnog mišića 5, stoga je osigurano precizno fokusiranje svjetlosnih zraka. . Indeks prelamanja sočiva je 1,45. Iza objektiva je staklasto tijelo 6, koji ispunjava glavni dio oka. Staklasto tijelo i očna vodica imaju indeks prelamanja gotovo isti kao i voda - 1,33. Stražnji zid bjeloočnice prekriven je vrlo tankim vlaknima koja oblažu dno oka, a nazivaju se retina 7. Ova vlakna su grananje očnog živca. Slika se pojavljuje na mrežnjači oka. Mjesto najbolje slike, koje se nalazi iznad izlaza vidnog živca, naziva se žuta mrlja 8, a područje mrežnice gdje optički živac izlazi iz oka, koje ne proizvodi sliku, naziva se slijepa mrlja 9.

Slika u oku.

Pogledajmo sada oko kao optički sistem. Uključuje rožnjaču, sočivo i staklasto tijelo. Glavna uloga u stvaranju slike pripada sočivu. Fokusira zrake na mrežnicu, što rezultira stvarno smanjenom invertiranom slikom objekata, koju mozak ispravlja u uspravnu. Zraci su fokusirani na retinu, na zadnji zid oka.

Odjeljak "Eksperimenti" daje primjer kako možete dobiti sliku izvora svjetlosti na zjenici koju stvaraju zraci reflektirani od oka.

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

Oko kao optički uređaj

Slika 1. Anatomija očne jabučice.

Oko (vidi sliku 1) radi kao kamera. Leća (leća) projicira obrnutu, smanjenu sliku iz vanjskog svijeta na mrežnicu (retinu), mrežu fotosenzitivnih stanica smještenih nasuprot zjenice (zenice) i zauzimaju više od polovine površine unutrašnje površine očne jabučice. . Kao optički instrument, oko je dugo bilo pomalo misterija. Dok kamera fokusira pomeranjem sočiva bliže ili dalje od sloja osetljivog na svetlost, njena sposobnost prelamanja svetlosti se prilagođava tokom akomodacije (prilagođavanje oka na određeno rastojanje). Oblik očne leće mijenja cilijarni mišić. Kada se mišić kontrahira, sočivo postaje okruglo, što omogućava da se fokusirana slika bližih objekata pojavi na mrežnjači. Dijafragma ljudsko oko može se konfigurisati na isti način kao u kameri. Zjenica kontrolira veličinu otvaranja, širenja ili skupljanja sočiva uz pomoć radijalnih mišića koji boje šarenicu oka (iris) svojom karakterističnom bojom. Kada naše oko pomeri svoj pogled na područje na koje želi da se fokusira, žižna daljina i veličina zjenice se trenutno prilagođavaju neophodne uslove"automatski".

Slika 2. Presjek mrežnjače

Slika 3. Oko sa žutom mrljom

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

Slika 4. Slika Kaniže

Od svjetlosnog impulsa do informacija

Slika 5. Ilustracija iz Descartesove knjige “Le traité de l’homme”, 1664.

Ali kako zaista vidimo? Do nedavno, ovo pitanje je bilo teško rješivo. Najbolji odgovor na ovo pitanje bio je da postoji područje u mozgu koje je specijalizirano za vid, u kojem se slika dobivena iz mrežnice formira u obliku moždanih stanica. Što više svjetlosti pada na ćeliju retine, to intenzivnije radi odgovarajuća moždana stanica, 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? Ovu situaciju dobro ilustruje slika 5, preuzeta iz Descartesovog djela “Le traité de l'homme”. U ovom slučaju, sva nervna vlakna završavaju se u određenoj žlijezdi, koju je Descartes predstavljao kao sjedište duše, a ona je ova žlezda koja vidi unutrašnju sliku, ali ostaje pitanje: kako zapravo funkcioniše "vizija"?

Slika 6.

Ideja o mini-posmatraču u mozgu ne samo da nije dovoljna da objasni viziju, već zanemaruje i tri aktivnosti koje očito provodi direktno sam vizuelni sistem. Na primjer, pogledajmo sliku na slici 4 (od Kanizse). Vidimo trokut u tri kružna segmenta po njihovim izrezima. Ovaj trougao nije predstavljen mrežnjači, ali je rezultat spekulacije našeg vizuelnog sistema! Takođe, gotovo je nemoguće pogledati sliku 6, a da ne vidimo kontinuirane nizove kružnih obrazaca koji se nadmeću za našu pažnju, kao da direktno doživljavamo unutrašnju vizuelnu aktivnost. Mnogi ljudi 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 uštedi nevolja, Slika 10 nudi tumačenje koje će vaš vizuelni sistem prihvatiti jednom za svagda. Za razliku od prethodnog crteža, nećete imati poteškoća da rekonstruišete nekoliko poteza mastilom na slici 7 u sliku dvoje ljudi koji razgovaraju.

Slika 7. Crtež iz "Priručnika za slikanje vrta sjemenki gorušice", 1679-1701.

Na primjer, potpuno drugačiju metodu vida ilustruje istraživanje Wernera Reichardta iz Tibingena, koji je proveo 14 godina proučavajući vid i sisteme kontrole leta kućne muhe. Za ove studije dobio je Heineken nagradu 1985. Kao i mnogi drugi insekti, muva ima složene oči, koje se sastoje 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 je otprilike 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 naopačke. Čim noge muhe dotaknu površinu, "podsistem" za sletanje se isključuje. Kada leti, muva iz svog vidnog polja izdvaja samo dve vrste informacija: tačku u kojoj se nalazi pokretna tačka određene veličine (koja se mora poklapati sa veličinom muhe na udaljenosti od 10 centimetara), kao i kao pravac i brzina kretanja ove tačke preko vidnog polja. Obrada ovih podataka pomaže da se automatski prilagodi putanja leta. Malo je vjerovatno da muva ima potpunu sliku svijeta oko sebe. Ona ne vidi ni površine ni predmete. Ulazni vizuelni podaci obrađeni na određeni način se prenose direktno u motorni podsistem. Dakle, vizuelni ulaz se ne pretvara u unutrašnju sliku, već u formu koja omogućava muši da na odgovarajući način reaguje na svoje okruženje. Isto se može reći i za tako beskrajno složeniji sistem kao što je osoba.

Slika 8. Slika Dallenbacha

Mnogo je razloga zašto su se naučnici tako dugo suzdržavali da se bave osnovnim pitanjem kako ga neko vidi. Ispostavilo se da se prvo moraju objasniti mnoga druga pitanja vida - složena struktura mrežnjače, vid boja, 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 koja bi navela sve vizuelne pojave. Relativna ograničenja konvencionalnih područja istraživanja mogu se sabrati iz odličnog vodiča T.N. Comsweet na temu vizualne percepcije, sastavljen iz 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, kada se prouči sadržaj ove knjige, ispostavlja se da su te „temeljne teme“ apsorpcija svjetlosti štapićima i čunjićima mrežnjače, vid boja, načini na koje senzorne ćelije mogu povećati ili smanjiti granice međusobnog utjecaja. jedni na druge, frekvencija 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 kombinovanja nekoliko novih ideja i rezultata istraživanja na način pristupačan laiku. Pa čak i ovde pitanja "Šta je Vizija?" i "Kako vidimo" nisu postala glavna pitanja za diskusiju.

Od slike do obrade podataka

David Marr iz Laboratorije za umjetnu inteligenciju MIT-a prvi je pristupio ovoj temi iz potpuno drugog ugla u svojoj knjizi Vision, objavljenoj nakon njegove smrti. U njemu je nastojao da ispita glavni problem i predloži mogući načini njene odluke. Marrovi rezultati naravno nisu konačni i još uvijek su otvoreni za istraživanje iz različitih smjerova, ali je ipak glavna prednost njegove knjige njena logičnost i konzistentnost zaključaka. U svakom slučaju, Marrov pristup pruža vrlo korisnu osnovu na kojoj se mogu graditi studije nemogućih objekata i dualnih figura. Na sljedećim stranicama pokušat ćemo pratiti Marrov tok misli.

Marr je opisao nedostatke tradicionalne teorije vizualne percepcije na sljedeći način:

"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 različitih oblika ptičjih krila imat će smisla za nas." U ovom kontekstu, Marr pripisuje J. J. Gobsona kao prvog koji se bavio važnim pitanjima u ovom vidnom polju. važan doprinos je da je „najvažnija stvar kod čula da su oni kanali informacija iz vanjskog svijeta u našu percepciju (...) On je to kritički izrazio važno pitanje– Kako svako od nas postiže iste rezultate kada percipira Svakodnevni život u uslovima koji se stalno menjaju? Ovo je vrlo važno pitanje, koje pokazuje da je Gibson ispravno sagledao problem vizualne percepcije kao rekonstrukciju iz čulnih informacija “ispravnih” svojstava objekata u vanjskom svijetu.” I tako smo došli do polja obrade informacija.

Nema sumnje da je Marr želio da zanemari druga objašnjenja za fenomen vida. Naprotiv, on posebno naglašava da se vizija ne može na zadovoljavajući način objasniti samo sa jedne tačke gledišta. Za svakodnevne događaje moraju se pronaći objašnjenja koja su u skladu s rezultatima eksperimentalne psihologije i svim otkrićima u ovoj oblasti do kojih su došli psiholozi i neuroznanstvenici u području anatomije. nervni sistem. Kada je u pitanju obrada 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 procesa vizije.

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 neuronauke do vizuelnog mehanizma

Vjerovanje da mnoge ljudske funkcije kontrolira mozak dijele neurolozi od ranog 19. stoljeća. Mišljenja su se razlikovala o tome da li su određeni dijelovi moždane kore korišteni za izvođenje određenih operacija ili je za svaku operaciju korišten cijeli mozak. 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, to je otkrila obdukcija lijeva strana mozak mu je bio deformisan. Broca je sugerirao da govor kontrolira ovaj dio moždane kore. Njegovu teoriju potvrdili su naknadni pregledi pacijenata sa oštećenjem mozga, što je u konačnici omogućilo označavanje centara vitalnih funkcija ljudskog mozga.

Slika 9. Odgovor dvije različite moždane ćelije na optičke podražaje različitih smjerova

Vek kasnije, 1950-ih, naučnici D.H. Hubel (D.H. Hubel) i T.N. Wiesel (T.N. Wiesel) je provodio eksperimente na mozgovima živih majmuna i mačaka. Pronašli su vidni centar moždane kore nervne celije, koji su posebno osjetljivi 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 samo da sadrži centre za obavljanje različitih funkcija, već unutar svakog centra, kao iu vizualnom centru, pojedine nervne ćelije se aktiviraju samo kada se primaju vrlo specifični signali. Ovi signali koji dolaze iz mrežnjače oka koreliraju s jasno definiranim situacijama u vanjskom svijetu. Danas se pretpostavlja da su informacije o različitim oblicima i prostornim rasporedima objekata sadržane u vizuelnoj memoriji, a informacije iz aktiviranih nervnih ćelija se porede sa tim pohranjenim informacijama.

Ova teorija detektora utjecala je na smjer istraživanja vizualne percepcije sredinom 1960-ih. Naučnici povezani sa "vještačkom inteligencijom" slijedili su isti put. Kompjuterska simulacija procesa ljudskog vida, takođe nazvana "mašinski vid", smatrana je jednim od najlakše ostvarivih ciljeva u ovim studijama. Ali sve je ispalo malo drugačije. Ubrzo je postalo jasno da je praktično nemoguće napisati programe koji bi mogli prepoznati promjene u intenzitetu svjetlosti, sjenkama, površinskoj strukturi i nasumične sklopove složenih objekata u smislene slike. Štaviše, takvo prepoznavanje uzoraka zahtijevalo je neograničene količine memorije, budući da slike bezbrojnih objekata moraju biti pohranjene u memoriji u bezbroj varijacija lokacija i svjetlosnih situacija.

Bilo kakav dalji napredak u oblasti prepoznavanja obrazaca u uslovima stvarnog sveta 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, ekvivalentni kompjuterski odnos 1:1 teško se čini adekvatnim!

Slika 10. Rješenje Dellenbachove slike

Predavanje Elizabeth Warrington

Godine 1973. Marr je prisustvovao predavanju britanske neurologinje Elizabeth Warrington. Ona je to primetila veliki broj Pacijenti koje je pregledala sa parijetalnim lezijama na desnoj strani mozga mogli su savršeno prepoznati i opisati različite objekte, pod uslovom da su te objekte promatrali u svojim u uobičajenom obliku. Na primjer, takvi pacijenti su imali malih poteškoća da identifikuju 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, oni su odlučno 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 natjeralo na sljedeće zaključke. Prvo, ideja o obliku objekta pohranjena je negdje drugdje u mozgu, zbog čega ideje o obliku objekta i njegovom Drugo, vizija sama po sebi može pružiti unutrašnji opis oblika posmatranog objekta, čak i ako se taj predmet ne prepoznaje na uobičajen način... Elizabeth Warrington je ukazala na najbitniju činjenicu ljudskog vida - govori. o obliku, prostoru i relativnom položaju objekata." Ako je to zaista slučaj, onda će naučnici koji rade u oblastima vizuelne percepcije i veštačke inteligencije (uključujući i one koji rade na kompjuterskom vidu) morati da zamene teoriju detektora iz Hubelovih eksperimenata za potpuno novi set taktika.

Teorija modula

Slika 11. Stereogrami sa nasumičnim tačkama Béle Zhulesa, plutajući kvadrat

Druga polazna tačka u Marrovom istraživanju (nakon upoznavanja sa Warringtonovim radom) je pretpostavka da naš vizuelni sistem ima modularnu strukturu. Računarski rečeno, naš glavni program„Vizija“ pokriva širok spektar rutina, od kojih je svaka potpuno nezavisna od drugih i može raditi nezavisno od drugih rutina. Vrhunski primjer takve rutine (ili modula) je stereoskopski vid, u kojem se dubina percipira kao rezultat obrade slika iz oba oka koje se malo razlikuju jedna od druge. Ranije se vjerovalo da, da bismo vidjeli u tri dimenzije, prvo prepoznajemo cijele slike, a zatim odlučujemo koji su objekti bliži, a koji udaljeniji. Godine 1960., Bela Julesz, koji je 1985. dobio nagradu Heineken, uspio je pokazati da prostorna percepcija između dva oka nastaje isključivo upoređivanjem malih razlika između dvije slike dobivene iz retina oba oka. Tako se može osjetiti dubina čak i tamo gdje nema objekata i gdje se pretpostavlja da nema prisutnih objekata. Za svoje eksperimente, Jules je došao do stereograma koji se sastoje od nasumično lociranih tačaka (vidi sliku 11). Slika koju vidi desno oko identična je slici koju vidi lijevo oko u svim aspektima osim kvadratnog središnjeg područja, koje je izrezano i blago pomaknuto prema jednoj ivici i opet poravnato s pozadinom. Preostala bijela praznina je tada popunjena nasumično odabranim tačkama. Ako 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

Slika 12. Tokom vizualnog procesa, slika retine (lijevo) se pretvara u primarnu skicu u kojoj promjene intenziteta postaju vidljive (desno)

Vizija je proces u više koraka koji transformiše dvodimenzionalne reprezentacije vanjskog svijeta (slike na mrežnici) u korisne informacije za promatrača. Počinje sa dvodimenzionalnom slikom snimljenom iz mrežnjače oka, koja, zanemarujući za sada vid boja, pohranjuje samo nivoe intenziteta svjetlosti. U prvom koraku, koristeći samo jedan modul, ovi nivoi intenziteta se pretvaraju u promjene intenziteta ili, drugim riječima, u konture koje pokazuju nagle promjene u intenzitetu svjetlosti. Marr je tačno utvrdio u kom se algoritamu koristi u ovom slučaju(opisano matematički i, usput rečeno, vrlo složeno), i kako naša percepcija i nervne ćelije izvršavaju ovaj algoritam. Rezultat prvog koraka je ono što Marr naziva “primarna skica”, koja nudi sažetak promjena intenziteta svjetlosti, njihovih odnosa i distribucije u vidnom polju (slika 12). Ovo važan korak, budući da se u svijetu koji vidimo, promjene intenziteta često povezuju s prirodnim konturama objekata. Drugi korak nas dovodi do onoga što Marr naziva "2,5-dimenzionalnom skicom". 2,5-dimenzionalna skica odražava orijentaciju i dubinu vidljivih površina ispred posmatrača. Ova slika je izgrađena na osnovu podataka 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 sa tačke gledišta posmatrača. 2,5-dimenzionalnu skicu karakteriziraju izobličenja perspektive, a u ovoj fazi stvarna prostorna lokacija objekata još se ne može jednoznačno odrediti. 2,5-dimenzionalna slika skice prikazana ovdje (Slika 13) ilustruje nekoliko informacijskih područja prilikom obrade takve skice. Međutim, slika ovog tipa se ne formira u našem mozgu.

Slika 13. Crtež 2.5D skice - "centrirani prikaz dubine i orijentacije vidljivih površina"

Do sada je vizuelni sistem funkcionisao koristeći nekoliko modula autonomno, automatski i nezavisno od podataka o spoljašnjem svetu pohranjenih u mozgu. Međutim, tokom završne faze procesa moguće je pozvati se na informacije koje su već dostupne. Ovaj završni korak obrade daje trodimenzionalni model—jasan opis koji je nezavisan od ugla gledanja gledaoca 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 možda će je smatrati nategnutom, ali zapravo 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 (sl. 14).

Slika 14. Jednostavni životinjski modeli mogu se prepoznati po komponentama vodećih ose.

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 poput “telo”, “ruka” i “prst” označavaju različite dijelove tijela prema njihovim aksijalnim komponentama (slika 15).

Slika 16. Model jedne ose (lijevo) raščlanjen na pojedinačne komponente ose (desno)

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 analizirajući podređene ose poput grana drveta. Marr je predložio algoritme koji pretvaraju 2,5-dimenzionalni model u trodimenzionalni. Ovaj proces je takođe u velikoj meri autonoman. Marr je primetio da algoritmi koje je razvio rade samo kada se koriste čiste ose. Na primjer, ako se nanese na zgužvani list papira, moguće osi će biti vrlo teško identificirati, a algoritam neće biti primjenjiv.

Veza između trodimenzionalnog modela i vizuelnih slika pohranjenih u mozgu aktivira se tokom procesa prepoznavanja objekta.

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 novosastavljene 3D slike? Ovo je posljednja tačka koju je Marr dotakao (slika 16), ali je potrebna ogromna količina naučnih podataka da bi se ovo pitanje donelo izvesnost.

Slika 16. Novi opisi oblika povezani su sa pohranjenim oblicima poređenjem koje se kreće od generaliziranog oblika (gore) do specifičnog oblika (dolje)

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

Tako pointilisti naglašavaju beskonturnu sliku mrežnjače, dok linijske slike odgovaraju fazi primarne skice. Kubističke slike mogu se uporediti sa obradom vizuelnih podataka u pripremi za izradu konačnog trodimenzionalnog modela, iako to svakako nije bila umetnikova namera.

Čovek i kompjuter

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

Time je otvorio novi put istraživačima u oblasti vizuelne percepcije. Njegove ideje mogu se iskoristiti za izgradnju više efikasan način do implementacije vizuelne mašine. Kada je Marr pisao svoju knjigu, morao je biti svjestan napora koje će njegovi čitaoci morati uložiti da slijede njegove ideje i zaključke. To je evidentno kroz njegov rad i najočitije je u posljednjem poglavlju, “U odbranu pristupa”. Riječ je o polemičkom "slučaju" od 25 štampanih stranica u kojem on koristi povoljan trenutak da opravda svoje ciljeve. U ovom poglavlju vodi razgovor 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 približavamo tome da je mozak kompjuter, ja sam moram reći sve čega se sve više bojim za očuvanje smisla ljudskih vrijednosti."

Marr nudi intrigantan odgovor: "Tvrdnja da je mozak kompjuter je tačna, ali pogrešna. Mozak je zaista visokospecijalizovan uređaj za obradu informacija, odnosno najveći od njih. Gledanje na naš mozak kao na uređaj za obradu podataka ne ponižava ili negira ljudske vrijednosti, u svakom slučaju, to ih samo podržava i može nam, na kraju, pomoći da shvatimo što su ljudske vrijednosti sa takve informativne tačke gledišta, zašto imaju selektivni značaj i kako se uklapaju u društveno. i javne norme koje su nam dali naši geni".

Pročitajte također

Konsultacije sa proktologom

Kako pravilno dati injekciju psu

2023-11-03 01:38:00 Još nema komentara

Tradicionalni tretman za hemoroide

Šarapovo, sortirnica: gdje se nalazi, opis, funkcije

2023-11-03 01:38:00 Još nema komentara

Prevencija hemoroida

Pouzdanost - stepen konzistentnosti rezultata dobijenih ponovljenom primenom merne tehnike

2023-11-03 01:38:00 Još nema komentara