Teoretisk sett en lysflekk fra en fjern punktkilde når du fokuserer på netthinnen bør være uendelig liten. Men siden det optiske systemet i øyet er ufullkomment, har en slik flekk på netthinnen, selv ved den maksimale oppløsningen til det optiske systemet til et normalt øye, vanligvis en total diameter på omtrent 11 mikron. I midten av flekken er lysstyrken høyest, og mot kantene avtar lysstyrken gradvis.
Gjennomsnittlig diameter på kjegler i en fovea netthinnen (den sentrale delen av netthinnen, hvor synsstyrken er høyest) er omtrent 1,5 mikron, som er 1/7 av lysflekkens diameter. Men fordi lysflekken har et lyst sentralt punkt og skyggefulle kanter, kan en person normalt skille mellom to separate punkter når avstanden på netthinnen mellom sentrene deres er omtrent 2 mikron, som er litt større enn bredden på kjeglene til fovea.
Normal synsstyrke for det menneskelige øyet å skille punktlyskilder er omtrent 25 buesekunder. Følgelig, når lysstråler fra to separate punkter når øyet i en vinkel på 25 sekunder mellom dem, blir de vanligvis gjenkjent som to punkter i stedet for ett. Dette betyr at en person med normal synsskarphet, som ser på to lyse punktlyskilder fra en avstand på 10 m, kan skille disse kildene som separate objekter bare hvis de er i en avstand på 1,5-2 mm fra hverandre.
Med gropdiameter mindre enn 500 µm mindre enn 2° av synsfeltet faller inn i området av netthinnen med maksimal synsskarphet. Utenfor området til den sentrale fovea svekkes synsstyrken gradvis, og avtar med mer enn 10 ganger når den når periferien. Dette skjer fordi i de perifere delene av netthinnen, når du beveger deg bort fra fovea, kommuniserer et økende antall staver og kjegler med hver optisk nervefiber.
Klinisk metode for å bestemme synsskarphet. Et øyetestkort består vanligvis av bokstaver i forskjellige størrelser plassert i en avstand på omtrent 6 m (20 fot) fra personen som testes. Hvis en person fra denne avstanden tydelig ser bokstavene som han burde se normalt, sier de at synsstyrken hans er 1,0 (20/20), dvs. synet er normalt. Hvis en person fra denne avstanden bare ser de bokstavene som normalt ville vært synlige fra 60 m (200 fot), sies personen å ha 0,1 (20/200) syn. Med andre ord bruker den kliniske metoden for å vurdere synsskarphet en matematisk brøk som gjenspeiler forholdet mellom to avstander, eller forholdet mellom en gitt persons synsstyrke og normal synsstyrke.
Det er tre hovedmåter, med hjelp av hvilken en person vanligvis bestemmer avstanden til et objekt: (1) størrelsen på bilder av kjente objekter på netthinnen; (2) bevegelsesparallaksfenomen; (3) fenomenet stereopsis. Evnen til å bedømme avstand kalles dybdeoppfatning.
Bestemme avstand etter størrelse bilder av kjente objekter på netthinnen. Hvis du vet at høyden på personen du ser er 180 cm, kan du bestemme hvor langt personen er fra deg ganske enkelt ved størrelsen på bildet hans på netthinnen. Dette betyr ikke at hver enkelt av oss bevisst tenker på størrelsen på netthinnen, men hjernen lærer å automatisk beregne avstander til objekter ut fra størrelsen på bilder når dataene er kjent.
Bestemme avstand ved å flytte parallakse. En annen viktig måte å bestemme avstanden fra øyet til et objekt er graden av endring i bevegelsesparallaksen. Hvis en person ser i det fjerne helt ubevegelig, er det ingen parallakse. Men når hodet flyttes til den ene eller andre siden, beveger bilder av nærliggende objekter seg raskt over netthinnen, mens bilder av fjerne objekter forblir nesten ubevegelige. For eksempel, når hodet flyttes til siden med 2,54 cm, beveger bildet av et objekt som befinner seg i denne avstanden fra øynene seg nesten over hele netthinnen, mens forskyvningen av bildet av et objekt som ligger 60 m fra øynene er ikke følt. Således, når du bruker mekanismen for å endre parallakse, er det mulig å bestemme de relative avstandene til forskjellige objekter selv med ett øye.
Bestemme avstand ved hjelp av stereopsis. Kikkertsyn. En annen grunn til følelsen av parallakse er kikkertsyn. Siden øynene er forskjøvet i forhold til hverandre med litt mer enn 5 cm, er bildene på netthinnene i øynene forskjellige fra hverandre. For eksempel danner en gjenstand som ligger 2,54 cm foran nesen et bilde på venstre side av venstre netthinne og på høyre side av høyre netthinnen, mens det dannes bilder av en liten gjenstand som ligger 6 m foran nesen. i umiddelbar nærhet, tilsvarende punkter i midten av begge netthinnene. Bildene av den røde flekken og den gule firkanten projiseres i motsatte deler av de to netthinnene på grunn av at gjenstandene er i ulik avstand foran øynene.
Denne typen parallakse skjer alltid når du ser med begge øyne. Det er binokulær parallakse (eller stereopsis) som er nesten helt ansvarlig for den mye høyere evnen til å estimere avstanden til nærliggende objekter for en person med to øyne sammenlignet med en person med bare ett øye. Imidlertid er stereopsis praktisk talt ubrukelig for dybdeoppfatning på avstander over 15-60 m.
Jordens overflate krummer seg og forsvinner fra synet i en avstand på 5 kilometer. Men synsstyrken vår lar oss se langt utover horisonten. Hvis det var flatt, eller hvis du sto på toppen av et fjell og så på et mye større område av planeten enn vanlig, ville du kunne se sterke lys hundrevis av kilometer unna. På en mørk natt kunne du til og med se flammen til et stearinlys som ligger 48 kilometer unna.
Hvor langt det menneskelige øyet kan se avhenger av hvor mange lyspartikler, eller fotoner, som sendes ut av et fjerntliggende objekt. Det fjerneste objektet som er synlig for det blotte øye, er Andromedatåken, som ligger i en enorm avstand på 2,6 millioner lysår fra Jorden. Galaksens én billion stjerner sender ut nok lys til sammen til å få flere tusen fotoner til å treffe hver kvadratcentimeter av jordoverflaten hvert sekund. På en mørk natt er denne mengden nok til å aktivere netthinnen.
I 1941 laget visjonsforsker Selig Hecht og hans kolleger ved Columbia University det som fortsatt anses som et pålitelig mål på absolutt visuell terskel - minimumsantallet fotoner som må treffe netthinnen for å produsere visuell bevissthet. Eksperimentet satte terskelen under ideelle forhold: deltakernes øyne fikk tid til å tilpasse seg fullstendig til absolutt mørke, det blågrønne lysglimt som fungerte som en stimulans hadde en bølgelengde på 510 nanometer (som øynene er mest følsomme for), og lyset ble rettet mot den perifere kanten av netthinnen, fylt med lysfølende stavceller.
Ifølge forskere, for at forsøksdeltakerne skulle kunne gjenkjenne et slikt lysglimt i mer enn halvparten av tilfellene, måtte fra 54 til 148 fotoner treffe øyeeplene. Basert på netthinneabsorpsjonsmålinger, anslår forskere at i gjennomsnitt 10 fotoner faktisk absorberes av stavene på den menneskelige netthinnen. Absorpsjonen av henholdsvis 5-14 fotoner eller aktiveringen av 5-14 staver indikerer således for hjernen at du ser noe.
"Dette er virkelig et veldig lite antall kjemiske reaksjoner," bemerket Hecht og hans kolleger i en artikkel om eksperimentet.
Tatt i betraktning den absolutte terskelen, lysstyrken til en stearinlysflamme og den estimerte avstanden som et lysende objekt dimper, konkluderte forskerne med at en person kunne skjelne det svake flimmeret til en stearinlysflamme i en avstand på 48 kilometer.
Men på hvilken avstand kan vi gjenkjenne at et objekt er mer enn bare et lysflimmer? For at et objekt skal virke romlig utvidet og ikke punktlignende, må lyset fra det aktivere minst to tilstøtende netthinnekjegler - cellene som er ansvarlige for fargesyn. Under ideelle forhold bør en gjenstand ligge i en vinkel på minst 1 bueminutt, eller en sjettedel av en grad, for å begeistre tilstøtende kjegler. Dette vinkelmålet forblir det samme enten objektet er nært eller langt unna (det fjerne objektet må være mye større for å ha samme vinkel som det nære). Komplett ligger i en vinkel på 30 bueminutter, mens Venus knapt er synlig som et utvidet objekt i en vinkel på ca. 1 bueminutt.
Objekter på størrelse med en person kan skilles ut som forlenget i en avstand på bare ca. 3 kilometer. Til sammenligning kunne vi på denne avstanden tydelig skille to billykter.
Visjon er kanalen der en person mottar omtrent 70 % av all data om verden som omgir ham. Og dette er bare mulig av den grunn at menneskelig syn er et av de mest komplekse og fantastiske visuelle systemene på planeten vår. Hvis det ikke fantes noen visjon, ville vi sannsynligvis alle levd i mørket.
Det menneskelige øyet har en perfekt struktur og gir syn ikke bare i farger, men også i tre dimensjoner og med høyeste skarphet. Den har muligheten til å umiddelbart endre fokus til en rekke avstander, regulere volumet av innkommende lys, skille mellom et stort antall farger og et enda større antall nyanser, korrigere sfæriske og kromatiske aberrasjoner, etc. Øyehjernen er koblet til seks nivåer av netthinnen, der dataene går gjennom et kompresjonsstadium selv før informasjon sendes til hjernen.
Men hvordan fungerer visjonen vår? Hvordan transformerer vi farge reflektert fra objekter til et bilde ved å forsterke farger? Hvis du tenker seriøst på dette, kan du konkludere med at strukturen til det menneskelige visuelle systemet er "gjennomtenkt" til minste detalj av naturen som skapte det. Hvis du foretrekker å tro at Skaperen eller en høyere makt er ansvarlig for skapelsen av mennesket, så kan du tilskrive dem denne æren. Men la oss ikke forstå, men fortsette å snakke om strukturen til visjonen.
Enorme mengde detaljer
Øyets struktur og dets fysiologi kan ærlig talt kalles virkelig ideell. Tenk selv: begge øynene er plassert i hodeskallens benete huler, som beskytter dem mot alle slags skader, men de stikker ut fra dem på en slik måte at de sikrer bredest mulig horisontalt syn.
Avstanden øynene er fra hverandre gir romlig dybde. Og selve øyeeplene, som det er sikkert kjent, har en sfærisk form, på grunn av hvilken de er i stand til å rotere i fire retninger: venstre, høyre, opp og ned. Men hver enkelt av oss tar alt dette for gitt - få mennesker forestiller seg hva som ville skje hvis øynene våre var firkantede eller trekantede eller bevegelsen deres var kaotisk - dette ville gjøre synet begrenset, kaotisk og ineffektivt.
Så øyets struktur er ekstremt kompleks, men det er nettopp dette som gjør arbeidet med omtrent fire dusin av de forskjellige komponentene mulig. Og selv om minst ett av disse elementene manglet, ville visjonsprosessen slutte å utføres slik den skulle utføres.
For å se hvor komplekst øyet er, inviterer vi deg til å ta hensyn til figuren nedenfor.
La oss snakke om hvordan prosessen med visuell persepsjon implementeres i praksis, hvilke elementer av det visuelle systemet er involvert i dette, og hva hver av dem er ansvarlig for.
Passasje av lys
Når lys nærmer seg øyet, kolliderer lysstråler med hornhinnen (ellers kjent som hornhinnen). Gjennomsiktigheten til hornhinnen lar lys passere gjennom den inn i øyets indre overflate. Gjennomsiktighet, forresten, er den viktigste egenskapen til hornhinnen, og den forblir gjennomsiktig på grunn av det faktum at et spesielt protein den inneholder hemmer utviklingen av blodkar - en prosess som skjer i nesten hvert vev i menneskekroppen. Hvis hornhinnen ikke var gjennomsiktig, ville de resterende komponentene i det visuelle systemet ikke ha noen betydning.
Hornhinnen hindrer blant annet rusk, støv og eventuelle kjemiske elementer fra å komme inn i øyets indre hulrom. Og krumningen av hornhinnen gjør at den bryter lys og hjelper linsen med å fokusere lysstråler på netthinnen.
Etter at lys har passert gjennom hornhinnen, passerer det gjennom et lite hull som ligger midt i iris. Iris er en rund diafragma som er plassert foran linsen rett bak hornhinnen. Iris er også grunnstoffet som gir øyenfarge, og fargen avhenger av det dominerende pigmentet i iris. Det sentrale hullet i iris er pupillen som er kjent for hver av oss. Størrelsen på dette hullet kan endres for å kontrollere mengden lys som kommer inn i øyet.
Størrelsen på pupillen vil bli endret direkte av iris, og dette skyldes dens unike struktur, fordi den består av to forskjellige typer muskelvev (selv det er muskler her!). Den første muskelen er en sirkulær kompressor - den er plassert i iris på en sirkulær måte. Når lyset er sterkt trekker det seg sammen, som et resultat av at pupillen trekker seg sammen, som om den trekkes innover av en muskel. Den andre muskelen er en forlengelsesmuskel - den er plassert radialt, dvs. langs irisens radius, som kan sammenlignes med eikene til et hjul. I mørk belysning trekker denne andre muskelen seg sammen, og iris åpner pupillen.
Mange opplever fortsatt noen vanskeligheter når de prøver å forklare hvordan dannelsen av de ovennevnte elementene i det menneskelige synssystemet skjer, fordi i enhver annen mellomform, dvs. på ethvert evolusjonsstadium ville de rett og slett ikke være i stand til å fungere, men mennesket ser helt fra begynnelsen av sin eksistens. Mysterium…
Fokusering
Ved å omgå de ovennevnte stadiene begynner lys å passere gjennom linsen som ligger bak iris. Linsen er et optisk element formet som en konveks avlang ball. Linsen er helt glatt og gjennomsiktig, det er ingen blodårer i den, og den er i seg selv plassert i en elastisk pose.
Når lyset passerer gjennom linsen, brytes det, hvoretter det fokuseres på fovea på netthinnen - det mest følsomme stedet som inneholder maksimalt antall fotoreseptorer.
Det er viktig å merke seg at den unike strukturen og sammensetningen gir hornhinnen og linsen høy brytningskraft, noe som garanterer en kort brennvidde. Og hvor utrolig det er at et så komplekst system passer i bare ett øyeeple (bare tenk hvordan en person kunne se ut hvis det for eksempel var nødvendig med en måler for å fokusere lysstråler som kommer fra objekter!).
Ikke mindre interessant er det faktum at den kombinerte brytningskraften til disse to elementene (hornhinnen og linsen) er i utmerket korrelasjon med øyeeplet, og dette kan trygt kalles et annet bevis på at det visuelle systemet er skapt rett og slett uovertruffen, fordi prosessen med å fokusere er for kompleks til å snakke om det som noe som bare skjedde gjennom trinnvise mutasjoner - evolusjonære stadier.
Hvis vi snakker om gjenstander som ligger nær øyet (som regel regnes en avstand på mindre enn 6 meter som nær), så er alt enda mer nysgjerrig, fordi i denne situasjonen viser brytningen av lysstråler seg å være enda sterkere . Dette sikres ved en økning i linsens krumning. Linsen er koblet gjennom ciliære bånd til ciliærmuskelen, som, når den trekkes sammen, lar linsen få en mer konveks form, og dermed øker dens brytningskraft.
Og her igjen kan vi ikke unnlate å nevne den komplekse strukturen til linsen: den består av mange tråder, som består av celler koblet til hverandre, og tynne belter forbinder den med ciliærkroppen. Fokusering utføres under kontroll av hjernen ekstremt raskt og helt "automatisk" - det er umulig for en person å utføre en slik prosess bevisst.
Betydningen av "kamerafilm"
Fokusering resulterer i å fokusere bildet på netthinnen, som er et flerlags lysfølsomt vev som dekker baksiden av øyeeplet. Netthinnen inneholder omtrent 137 000 000 fotoreseptorer (til sammenligning kan vi sitere moderne digitale kameraer, som ikke har mer enn 10 000 000 slike sensoriske elementer). Et så stort antall fotoreseptorer skyldes det faktum at de er plassert ekstremt tett - omtrent 400 000 per 1 mm².
Det ville ikke være malplassert her å sitere ordene til mikrobiolog Alan L. Gillen, som i sin bok "The Body by Design" snakker om netthinnen i øyet som et mesterverk innen ingeniørdesign. Han mener at netthinnen er det mest fantastiske elementet i øyet, sammenlignet med fotografisk film. Den lysfølsomme netthinnen, som ligger på baksiden av øyeeplet, er mye tynnere enn cellofan (tykkelsen er ikke mer enn 0,2 mm) og mye mer følsom enn noen menneskeskapt fotografisk film. Cellene i dette unike laget er i stand til å behandle opptil 10 milliarder fotoner, mens det mest følsomme kameraet bare kan behandle noen få tusen. Men det som er enda mer utrolig er at det menneskelige øyet kan oppdage noen få fotoner selv i mørket.
Totalt består netthinnen av 10 lag med fotoreseptorceller, hvorav 6 lag er lag med lysfølsomme celler. 2 typer fotoreseptorer har en spesiell form, og det er derfor de kalles kjegler og stenger. Staver er ekstremt følsomme for lys og gir øyet svart-hvitt persepsjon og nattsyn. Kjegler er på sin side ikke så følsomme for lys, men er i stand til å skille farger - optimal drift av kjeglene er notert på dagtid.
Takket være fotoreseptorens arbeid blir lysstråler omdannet til komplekser av elektriske impulser og sendt til hjernen i utrolig høy hastighet, og disse impulsene beveger seg selv over en million nervefibre på en brøkdel av et sekund.
Kommunikasjonen av fotoreseptorceller i netthinnen er svært kompleks. Kjegler og stenger er ikke direkte koblet til hjernen. Etter å ha mottatt signalet omdirigerer de det til bipolare celler, og de omdirigerer signalene de allerede har behandlet til ganglionceller, mer enn en million aksoner (neuritter langs hvilke nerveimpulser overføres) som danner en enkelt optisk nerve, gjennom hvilken data kommer inn hjernen.
To lag med interneuroner, før visuelle data sendes til hjernen, letter parallell behandling av denne informasjonen av seks lag med persepsjon lokalisert i netthinnen. Dette er nødvendig for at bilder skal gjenkjennes så raskt som mulig.
Hjernens persepsjon
Etter at den bearbeidede visuelle informasjonen kommer inn i hjernen, begynner den å sortere, behandle og analysere den, og danner også et fullstendig bilde fra individuelle data. Selvfølgelig er det fortsatt mye ukjent om hvordan den menneskelige hjernen fungerer, men selv det den vitenskapelige verden kan gi i dag er nok til å bli overrasket.
Ved hjelp av to øyne dannes to "bilder" av verden som omgir en person - ett for hver netthinne. Begge "bildene" overføres til hjernen, og i virkeligheten ser personen to bilder samtidig. Men hvordan?
Men poenget er dette: netthinnepunktet til det ene øyet tilsvarer nøyaktig netthinnepunktet til det andre, og dette antyder at begge bildene, som kommer inn i hjernen, kan overlappe hverandre og kombineres for å oppnå et enkelt bilde. Informasjonen mottatt av fotoreseptorene i hvert øye konvergerer i den visuelle cortex, hvor et enkelt bilde vises.
På grunn av det faktum at de to øynene kan ha forskjellige projeksjoner, kan noen inkonsekvenser observeres, men hjernen sammenligner og kobler bildene på en slik måte at en person ikke oppfatter noen inkonsekvenser. Dessuten kan disse inkonsekvensene brukes til å oppnå en følelse av romlig dybde.
Som du vet, på grunn av lysbrytningen, er visuelle bilder som kommer inn i hjernen i utgangspunktet veldig små og opp ned, men "ved utgangen" får vi bildet vi er vant til å se.
I tillegg, i netthinnen, er bildet delt av hjernen i to vertikalt - gjennom en linje som går gjennom netthinnens fossa. De venstre delene av bildene som mottas av begge øynene blir omdirigert til , og de høyre delene blir omdirigert til venstre. Dermed mottar hver av halvkulene til den seende personen data fra bare én del av det han ser. Og igjen - "ved utgangen" får vi et solid bilde uten spor av forbindelse.
Separasjonen av bilder og ekstremt komplekse optiske veier gjør det slik at hjernen ser separat fra hver av sine halvkuler ved hjelp av hvert av øynene. Dette lar deg fremskynde behandlingen av strømmen av innkommende informasjon, og gir også syn med det ene øyet hvis plutselig en person av en eller annen grunn slutter å se med det andre.
Vi kan konkludere med at hjernen, i prosessen med å behandle visuell informasjon, fjerner "blinde" flekker, forvrengninger på grunn av mikrobevegelser i øynene, blink, synsvinkel osv., og gir eieren et tilstrekkelig helhetlig bilde av hva som er blir observert.
Et annet viktig element i det visuelle systemet er. Det er ingen måte å bagatellisere viktigheten av dette problemet, fordi... For i det hele tatt å kunne bruke synet vårt riktig, må vi kunne snu øynene, heve dem, senke dem, kort sagt, bevege øynene.
Totalt er det 6 eksterne muskler som kobles til den ytre overflaten av øyeeplet. Disse musklene inkluderer 4 rektusmuskler (inferior, superior, lateral og middle) og 2 obliques (inferior og superior).
I det øyeblikket noen av musklene trekker seg sammen, slapper muskelen som er motsatt av den - dette sikrer jevne øyebevegelser (ellers ville alle øyebevegelser være rykende).
Når du snur begge øynene, endres bevegelsen til alle 12 musklene (6 muskler i hvert øye) automatisk. Og det er bemerkelsesverdig at denne prosessen er kontinuerlig og veldig godt koordinert.
I følge den berømte øyelegen Peter Janey er kontrollen og koordineringen av kommunikasjonen av organer og vev med sentralnervesystemet gjennom nervene (dette kalles innervering) av alle 12 øyemuskler en av de svært komplekse prosessene som skjer i hjernen. Hvis vi legger til nøyaktigheten av blikkets omdirigering, jevnheten og jevnheten i bevegelsene, hastigheten øyet kan rotere med (og det utgjør totalt opptil 700° per sekund), og kombinerer alt dette, vil vi faktisk få et mobilt øye som er fenomenalt når det gjelder ytelse.system. Og det faktum at en person har to øyne gjør det enda mer komplekst - med synkrone øyebevegelser er den samme muskulære innervasjonen nødvendig.
Musklene som roterer øynene er forskjellige fra skjelettmusklene fordi... de består av mange forskjellige fibre, og de kontrolleres av et enda større antall nevroner, ellers ville nøyaktigheten av bevegelser blitt umulig. Disse musklene kan også kalles unike fordi de er i stand til å trekke seg raskt sammen og praktisk talt ikke blir slitne.
Tatt i betraktning at øyet er et av de viktigste organene i menneskekroppen, trenger det kontinuerlig omsorg. Det er nettopp for dette formålet at et "integrert rengjøringssystem", så å si, er gitt, som består av øyenbryn, øyelokk, øyevipper og tårekjertler.
Tårekjertlene produserer regelmessig en klebrig væske som beveger seg sakte nedover den ytre overflaten av øyeeplet. Denne væsken vasker bort diverse rusk (støv, etc.) fra hornhinnen, hvoretter den kommer inn i den indre tårekanalen og deretter strømmer ned i nesekanalen, og blir eliminert fra kroppen.
Tårer inneholder et veldig sterkt antibakterielt stoff som ødelegger virus og bakterier. Øyelokkene fungerer som vindusviskere – de renser og fukter øynene gjennom ufrivillig blinking med intervaller på 10-15 sekunder. Sammen med øyelokkene fungerer også øyevipper, og forhindrer at rusk, smuss, bakterier osv. kommer inn i øyet.
Hvis øyelokkene ikke fylte sin funksjon, ville en persons øyne gradvis tørke ut og bli dekket av arr. Hvis det ikke fantes tårekanaler, ville øynene hele tiden bli fylt med tårevæske. Hvis en person ikke blunket, ville rusk komme inn i øynene hans, og han kunne til og med bli blind. Hele "rengjøringssystemet" må inkludere arbeidet med alle elementer uten unntak, ellers ville det rett og slett slutte å fungere.
Øyne som en indikator på tilstanden
En persons øyne er i stand til å overføre mye informasjon under hans interaksjon med andre mennesker og verden rundt ham. Øynene kan utstråle kjærlighet, brenne av sinne, reflektere glede, frykt eller angst, eller tretthet. Øynene viser hvor en person ser, om han er interessert i noe eller ikke.
For eksempel, når folk himler med øynene mens de snakker med noen, kan dette tolkes veldig annerledes enn et normalt blikk oppover. Store øyne hos barn fremkaller glede og ømhet blant de rundt dem. Og elevenes tilstand gjenspeiler bevissthetstilstanden som en person befinner seg i på et gitt tidspunkt. Øyne er en indikator på liv og død, hvis vi snakker i global forstand. Dette er sannsynligvis grunnen til at de kalles sjelens "speil".
I stedet for en konklusjon
I denne leksjonen så vi på strukturen til det menneskelige visuelle systemet. Naturligvis savnet vi mange detaljer (dette emnet i seg selv er veldig omfangsrikt og det er problematisk å passe det inn i rammen av en leksjon), men vi prøvde likevel å formidle materialet slik at du har en klar ide om HVORDAN en person ser.
Du kunne ikke unngå å legge merke til at både øyets kompleksitet og evner lar dette organet overgå selv de mest moderne teknologier og vitenskapelige utviklinger mange ganger. Øyet er en tydelig demonstrasjon av kompleksiteten til ingeniørkunst i et stort antall nyanser.
Men å vite om synets struktur er selvfølgelig bra og nyttig, men det viktigste er å vite hvordan synet kan gjenopprettes. Faktum er at en persons livsstil, forholdene han lever i, og noen andre faktorer (stress, genetikk, dårlige vaner, sykdommer og mye mer) - alt dette bidrar ofte til at synet kan forverres med årene, dvs. e. det visuelle systemet begynner å fungere feil.
Men forringelse av synet er i de fleste tilfeller ikke en irreversibel prosess - ved å kjenne til visse teknikker, kan denne prosessen reverseres, og synet kan gjøres, om ikke det samme som for en baby (selv om dette noen ganger er mulig), så godt som mulig for hver enkelt person. Derfor vil neste leksjon i vårt kurs om synsutvikling bli viet metoder for syngjenoppretting.
Se på roten!
Test kunnskapen din
Hvis du vil teste kunnskapen din om emnet for denne leksjonen, kan du ta en kort test som består av flere spørsmål. For hvert spørsmål kan kun 1 alternativ være riktig. Etter at du har valgt ett av alternativene, går systemet automatisk videre til neste spørsmål. Poengene du får påvirkes av riktigheten av svarene dine og tiden du bruker på fullføringen. Vær oppmerksom på at spørsmålene er forskjellige hver gang og alternativene er blandede.
II. BETINGELSER OG METODER FOR Å OBSERVERE FJERNE OBJEKTER
Utsikt over observasjonsstedet
Det er ikke mulig å se fjernt terreng fra hvert punkt. Svært ofte skjuler nære gjenstander rundt oss (hus, trær, åser) horisonten.
Den delen av territoriet som kan sees fra et bestemt sted kalles vanligvis horisonten til det punktet. Hvis nære gjenstander blokkerer horisonten og derfor er det umulig å se i det fjerne, så sier de at horisonten er veldig liten. I noen tilfeller, som i en skog, i tette busker, blant nærliggende bygninger, kan horisonten være begrenset til noen få titalls meter.
For å observere fienden trenger du oftest å se i det fjerne, og derfor prøver de for observasjonspunkter (OP) å velge punkter med et godt, bredt utsyn.
For å forhindre at omgivende gjenstander forstyrrer synet ditt, må du plassere deg over dem. Derfor kjennetegnes posisjoner som ligger ganske høyt oftest av et åpent syn. Hvis et punkt er over de andre, sies det å "kommandere" over dem. Dermed kan et godt utsyn i alle retninger oppnås når observasjonspunktet ligger på et punkt som kommanderer over det omkringliggende terrenget (fig. 3).
Toppene av fjell, åser og andre høyder er punkter hvorfra en vid utsikt over det omkringliggende lavlandet vanligvis åpner seg. På sletten, der terrenget er flatt, får man de beste horisontene ved å klatre i kunstige strukturer og bygninger. Fra taket på en høy bygning, fra et fabrikktårn eller fra et klokketårn kan du nesten alltid se svært fjerne deler av landskapet. Hvis det ikke er egnede bygninger, bygges noen ganger spesielle observasjonstårn.
Selv i gamle tider ble det reist spesielle vakttårn på toppen av åser og bratte klipper, og fra dem overvåket de omgivelsene for å legge merke til en fiendtlig hærs nærme på forhånd og ikke bli overrumplet. Delvis for samme formål ble det bygget tårn i gamle festninger og slott. I det gamle Russland fungerte kirkeklokketårn som vakttårn; i Sentral-Asia fungerte moskeminareter som vakttårn.
I dag er spesielle observasjonstårn svært vanlige. Ofte blant skogene og markene i landet vårt kommer man over tømmertårn, eller "fyrtårn". Dette er enten geodetiske «signaler» som det gjøres observasjoner fra ved kartlegging av området, eller skogbrannvernposter hvorfra de under tørke overvåker skogen og merker nye skogbranner.
Høyden på eventuelle grunnkonstruksjoner er naturlig begrenset. For å heve seg enda høyere over bakken og dermed utvide horisonten ytterligere, bruker de fly. Allerede under første verdenskrig ble bundne drageballonger (de såkalte «pølsene») mye brukt til observasjon. En observatør satt i ballongkurven, som kunne stige til en høyde på 1000 m eller mer, forbli i luften i timevis og overvåke et stort territorium. Men ballongen er et for sårbart mål for fienden: den kan lett skytes ned både fra bakken og fra luften. Derfor bør det beste middelet for å gjennomføre rekognosering betraktes som et fly. I stand til å stige til store høyder, bevege seg i høy hastighet over fiendens territorium, unngå forfølgelse og aktivt avvise et angrep fra fiendens luftstyrker, tillater den ikke bare overvåking over territoriet, men også å utføre dyp rekognosering bak fiendens linjer under krig. I dette tilfellet suppleres ofte visuell observasjon med fotografering av området som studeres, såkalt flyfotografering.
Åpningsområde
La observatøren være på et helt åpent og flatt sted, for eksempel ved kysten eller i steppen. Det er ingen store gjenstander i nærheten, horisonten er ikke blokkert av noe. Hva slags rom kan observatøren observere i dette tilfellet? Hvor og hva vil hans horisont være begrenset til?
Alle vet at i dette tilfellet vil horisontlinjen være grensen til horisonten, det vil si linjen der himmelen ser ut til å møte jorden.
Hva representerer denne horisonten? Her må vi huske geografitimene våre. Jorden er rund, og derfor er overflaten konveks overalt. Det er denne krumningen, denne konveksiteten til jordens overflate som begrenser ens horisonter i det fri.
La observatøren stå ved punkt H (fig. 4). La oss tegne en linje NG, som berører jordens sfæriske overflate ved punkt G. Det er klart at den delen av jorden som er nærmere observatøren enn G vil være synlig; Når det gjelder jordoverflaten som ligger lenger enn G, for eksempel punkt B, vil den ikke være synlig: den vil bli blokkert av jordens konveksitet mellom G og B. La oss tegne en sirkel gjennom punkt G med sentrum ved foten av observatøren. For observatøren ligger hans synlige horisont langs denne sirkelen, dvs. grensen mellom jord og himmel. Legg merke til at fra observatøren er denne horisonten ikke synlig vinkelrett på loddlinjen, men noe nedover.
Fra tegningen er det lett å forstå at jo høyere observatøren hever seg over jordoverflaten, jo lenger vil kontaktpunktet G bevege seg bort fra ham, og derfor vil horisonten hans bli bredere. For eksempel, hvis en observatør går ned fra toppen av tårn H til den nedre plattformen, vil han bare kunne se bakken til et punkt som er mye nærmere punkt G.
Dette betyr at selv når ingenting skjuler horisonten, utvider det å stige opp horisonten din og lar deg se lenger. Følgelig er det også på helt åpne steder fordelaktig å velge høyest mulig punkt for et observasjonspunkt. En matematisk studie av problemet viser 1: for at horisonten skal utvide seg to ganger, er det nødvendig å stige til en høyde 2x2 = 4 ganger større; for å utvide horisonten tre ganger, 3x3 = 9 ganger større osv. Med andre ord, for at horisonten skal bevege seg N ganger lenger, må du stige N 2 ganger høyere.
Tabell 1 viser avstanden til den synlige horisonten fra observasjonspunktet når observatøren reiser seg til forskjellige høyder. Tallene som er gitt her er grensen for hvilken selve jordoverflaten kan sees. Hvis vi snakker om å observere en høy gjenstand, som for eksempel masten til skipet K, vist i fig. 4, da vil den være synlig mye lenger, siden toppen vil stikke ut over linjen til den synlige horisonten.
Avstanden som et objekt, for eksempel et fjell, et tårn, et fyrtårn, et skip, blir synlig fra horisonten kalles åpningsområde. (Noen ganger kalles det også «siktområde», men dette er upraktisk og kan føre til forvirring, siden synlighetsområde vanligvis kalles avstanden et objekt blir synlig i tåken.) Dette er grensen som det er umulig å se dette objektet fra et gitt punkt under hvilke forhold.
Åpningsområdet er av stor praktisk betydning, spesielt til sjøs. Det er enkelt å beregne ved hjelp av horisontområdetabellen. Faktum er at åpningsområdet er lik horisontområdet for observasjonspunktet pluss åpningsområdet for toppen av det observerte objektet.
La oss gi et eksempel på en slik beregning. En observatør står på en kystklippe i en høyde av 100 m over havet og venter på at et skip skal dukke opp fra horisonten, hvis mastene er 15 m høye. Hvor langt må skipet nærme seg for at observatøren skal legge merke til det? I følge tabellen vil horisontområdet for observasjonspunktet være 38 km, og for skipets mast - 15 km. Åpningsområdet er lik summen av disse tallene: 38+15=53. Dette betyr at skipsmasten vil dukke opp i horisonten når skipet nærmer seg observasjonspunktet ved 53 km.
Tilsynelatende størrelser på objekter
Hvis du gradvis beveger deg bort fra et objekt, vil dets synlighet gradvis forringes, ulike detaljer vil forsvinne etter hverandre, og det vil bli vanskeligere og vanskeligere å undersøke objektet. Hvis et objekt er lite, vil det i en viss avstand ikke være mulig å skille det i det hele tatt, selv om ingenting blokkerer det og luften er helt gjennomsiktig.
For eksempel, fra en avstand på 2 m kan du se de minste rynker på en persons ansikt, som ikke lenger er synlige fra en avstand på 10 m. I en avstand på 50-100 m er det ikke alltid mulig å gjenkjenne en person, i en avstand på 1000 m er det vanskelig å bestemme kjønn, alder og form på klærne; fra en avstand på 5 km kan du ikke se det i det hele tatt. Det er vanskelig å undersøke et objekt langveis fra på grunn av det faktum at jo lenger unna objektet er, jo mindre er dets synlige, tilsynelatende dimensjoner.
La oss tegne to rette linjer fra observatørens øye til kantene på objektet (fig. 5). Vinkelen de lager kalles vinkeldiameter på objektet. Det uttrykkes i de vanlige målene for vinkler - grader (°), minutter (") eller sekunder (") og deres tideler.
Jo lenger unna objektet er, jo mindre er dets vinkeldiameter. For å finne vinkeldiameteren til et objekt, uttrykt i grader, må du ta dens reelle eller lineære diameter og dele den med avstanden uttrykt i samme lengdemål, og multiplisere resultatet med tallet 57,3. Dermed:
For å få vinkelstørrelsen på minutter, må du ta en multiplikator på 3438 i stedet for 57,3, og hvis du trenger å få sekunder, så 206265.
La oss gi et eksempel. Soldaten er 162 cm høy I hvilken vinkel vil figuren hans være synlig fra en avstand på 2 km? Når vi legger merke til at 2 km er -200 000 cm, beregner vi:
Tabell 2 viser vinkeldimensjonene til et objekt avhengig av dets lineære dimensjoner og avstand.
Synsskarphet
Evnen til å se fjerne objekter varierer fra person til person. En person ser perfekt de minste detaljene i en fjern del av landskapet, den andre skiller dårlig detaljene til selv relativt nærliggende objekter.
Synets evne til å skille tynne, små kantete detaljer kalles synsskarphet, eller Vedtak. For personer som på grunn av arbeidets art må overvåke avsidesliggende deler av landskapet, for eksempel for piloter, seilere, sjåfører, lokomotivførere, er akutt syn helt nødvendig. I krig er det den mest verdifulle egenskapen til hver soldat. En person med dårlig syn kan ikke sikte godt eller observere en fjern fiende; han er dårlig på rekognosering.
Hvordan måle synsskarphet? Svært presise teknikker er utviklet for dette formålet.
La oss tegne to svarte firkanter på hvit papp med et smalt hvitt mellomrom og tenne denne pappen godt. På nært hold er både rutene og dette gapet godt synlige. Hvis du gradvis begynner å bevege deg bort fra tegningen, vil vinkelen der gapet mellom rutene er synlig reduseres, og det vil bli mer og vanskeligere å skille tegningen. Med tilstrekkelig avstand vil den hvite stripen mellom de svarte rutene helt forsvinne, og observatøren, i stedet for to separate firkanter, vil se en svart prikk på en hvit bakgrunn. En person med skarpt syn kan oppdage to firkanter på større avstand enn en med mindre skarpt syn. Derfor kan vinkelbredden på gapet, fra hvilken rutene er synlige hver for seg, tjene som et mål på skarpheten.
Det har blitt funnet at for en person med normalt syn; den minste spaltebredden der to svarte bilder er synlige hver for seg er 1". Skarpheten til et slikt syn tas som ett. Hvis det er mulig å se bilder som separate med et gap mellom dem på 0", 5, vil skarpheten være 2; hvis objekter kun er separert med en spaltebredde på 2", vil skarpheten være 1/2 osv. For å måle synsskarphet er det derfor nødvendig å finne den minste vinkelgapbredden der to bilder er synlige som skille, og del en med den:
For å teste synsskarphet brukes bilder av forskjellige former. Leseren kjenner nok til tabellene med bokstaver i ulik størrelse som øyeleger (øyeleger) bruker for å sjekke synet. På en slik tabell kan et normalt øye med en skarphet lik én lese bokstaver hvis svarte linjer er 1 tykke Et skarpere øye kan lese mindre bokstaver, et mindre skarpt øye kan bare lese større bokstaver. Forskjellige bokstaver har forskjellige konturer, og derfor noen Noen av dem er lettere å demontere, mens andre er vanskeligere Denne ulempen elimineres hvis du bruker spesielle "tester", der observatøren vises de samme figurene, rotert på forskjellige måter. Noen av disse testene er vist i fig. 6.
Ris. 6. Eksempeltall for testing av synsskarphet.
Til venstre er det to svarte striper; det hvite rommet mellom dem forsvinner. I midten er det en ring med et gap; retningen til dette gapet må angis av motivet. Til høyre - i form av bokstaven E, hvis rotasjon er indikert av observatøren.
Nærsynthet og langsynthet
Øyets struktur er veldig lik et fotografisk apparat. Det representerer også et kammer, om enn av en rund form, på bunnen av hvilket et bilde av de observerte objektene er oppnådd (fig. 7). Innsiden av øyeeplet er dekket med en spesiell tynn film, eller hud, kalt netthinnen, eller netthinnen. Det hele er oversådd med et stort antall svært små kropper, som hver er forbundet med en tynn nervetråd til den sentrale synsnerven og deretter til hjernen. Noen av disse kroppene er korte og kalles kjegler, andre, avlange, kalles med spisepinner. Kjegler og stenger er organet i kroppen vår som oppfatter lys; i dem, under påvirkning av stråler, produseres en spesiell irritasjon, som overføres gjennom nervene, som gjennom ledninger, til hjernen og oppfattes av bevisstheten som en følelse av lys.
Lysmønsteret som oppfattes av synet vårt består av mange individuelle punkter - irritasjoner av kjegler og stenger. På denne måten ligner øyet også på et fotografi: der er bildet på fotografiet også bygd opp av mange bittesmå svarte prikker - sølvkorn.
Rollen til linsen for øyet spilles dels av den gelatinøse væsken som fyller øyeeplet, dels av en gjennomsiktig kropp som ligger rett bak pupillen og kalles linse. Linsen minner i sin form om et bikonveks glass, eller linse, men skiller seg fra glass ved at den består av et mykt og elastisk stoff, som minner vagt om gelé.
For å få et godt, klart fotografi, må det fotografiske kameraet først bringes i fokus. For å gjøre dette, flyttes den bakre rammen, som bærer den fotografiske platen, frem og tilbake til en avstand fra linsen er funnet hvor bildet på det frostede glasset som er satt inn i rammen, vil være mest tydelig. Øyet kan ikke bevege seg fra hverandre eller bevege seg, og derfor kan ikke øyeeplets bakvegg bevege seg nærmere eller lenger fra linsen. I mellomtiden, for å se på fjerne og nære objekter, må fokuseringen være annerledes. I øyet oppnås dette ved å endre formen på linsen. Den er innelukket i en spesiell sirkulær muskel. Når vi ser på nærliggende objekter trekker denne muskelen seg sammen og legger press på linsen, som stikker ut fra denne, blir mer konveks, og derfor blir fokuset kortere. Når blikket overføres til fjerne objekter, svekkes muskelen, linsen strekker seg, blir flatere og har lengre fokus. Denne prosessen, som skjer ufrivillig, kalles overnatting.
Et normalt sunt øye er utformet på en slik måte at det, takket være overnatting, kan se objekter med full skarphet, fra en avstand på 15-20 cm til svært fjerne, som kan betraktes som månen, stjernene og andre himmellegemer.
Noen menneskers øyne har en unormal struktur. Den bakre veggen av øyeeplet, hvor et skarpt bilde av objektet som undersøkes, er plassert enten nærmere linsen enn den burde være, eller for langt unna.
Hvis den indre overflaten av øyet er for langt frem, så uansett hvordan linsen tøyes, vises bildet av nære objekter bak det, og derfor vil bildet på den lysfølsomme overflaten av øyet virke uklart og uskarpt. Et slikt øye ser nære gjenstander uskarpe, uskarpe - en synsmangel som kalles langsynthet. En person som lider av en slik mangel finner det vanskelig å lese, skrive og forstå små gjenstander, selv om han kan se perfekt i det fjerne. For å eliminere problemer forbundet med langsynthet, må du bruke briller med konvekse linser. Hvis konveks glass legges til linsen og andre optiske deler av øyet, blir brennvidden kortere. Dette fører til at bildet av de aktuelle objektene nærmer seg linsen og inn på netthinnen.
Hvis netthinnen er plassert lenger fra linsen enn den burde være, oppnås bilder av fjerne objekter foran den, og ikke på den. Et øye som lider av denne mangelen ser fjerne gjenstander svært uklart og uskarpt. Mot denne ulempen, kalt nærsynthet, briller med konkave linser hjelper. Med slike briller blir brennvidden lengre, og bildet av fjerne objekter, som beveger seg bort fra linsen, faller på netthinnen.
Optiske instrumenter for langdistanseobservasjon
Hvis et objekt er dårlig synlig på grunn av at dets vinkeldimensjoner er for små, kan det sees bedre ved å nærme seg det. Svært ofte er dette umulig å gjøre, da er det bare én ting igjen: å undersøke objektet gjennom en optisk enhet som viser den i forstørret form. En enhet som lar deg observere fjerne objekter ble oppfunnet for lenge siden, mer enn tre hundre år siden. Dette er et kikkertkikkert, eller teleskop.
Ethvert spottingskop består i utgangspunktet av to deler: et stort bikonveks glass (linse) i frontenden som vender mot objektet (fig. 8), som kalles linse, og et andre, mindre, bikonveks glass, som øyet er påført og som kalles okular. Hvis røret er rettet mot et veldig fjernt objekt, for eksempel mot en fjern lampe, nærmer strålene linsen i en parallell stråle. Når de passerer gjennom linsen, brytes de, hvoretter de konvergerer til en kjegle, og ved skjæringspunktet, kalt fokus, er bildet av lykten oppnådd i form av et lyspunkt. Dette bildet sees gjennom et okular, som fungerer som et forstørrelsesglass, som et resultat av at det blir kraftig forstørret og ser mye større ut.
I moderne teleskoper er linsen og okularet bygd opp av flere glass med ulik konveksitet, noe som gir mye klarere og skarpere bilder. I tillegg, i et rør arrangert som vist i fig. 8, vil alle gjenstander bli sett opp ned. Det ville være uvanlig og upraktisk for oss å se folk løpe med hodet ned på jorden hengende over himmelen, og derfor settes spesielle ekstra glass, eller prismer, inn i rørene beregnet på å observere jordiske gjenstander, som roterer bildet til normal posisjon .
Den direkte hensikten med teleskopet er å vise et fjernt objekt i en forstørret form. Teleskopet øker vinkeldimensjonene og bringer dermed objektet nærmere observatøren. Hvis røret forstørres 10 ganger, betyr dette at en gjenstand i en avstand på 10 km vil være synlig fra samme vinkel som den er synlig for det blotte øye fra en avstand på 1 km. Astronomer som må observere svært fjerne objekter - Månen, planeter, stjerner, bruker enorme teleskoper, hvis diameter er 1 m eller mer, og lengden når 10-20 m. Et slikt teleskop kan gi en forstørrelse på mer enn 1000 ganger. I de fleste tilfeller er en så sterk forstørrelse helt ubrukelig for å se på jordiske objekter.
I hæren vurderes hovedovervåkningsapparatet feltbriller. Kikkerter er to små teleskoper festet sammen (fig. 9). Den lar deg se med to øyne samtidig, noe som selvfølgelig er mye mer praktisk enn å observere med ett øye med et enkelt spotting-skop. Hver halvdel av en kikkert, som ethvert teleskop, har et frontglass - objektivet - og et bakglass som utgjør okularet. Mellom dem er det en boks som inneholder prismer som bildet roteres gjennom. Kikkert av en slik enhet kalles prismatisk.
Den vanligste typen prismatiske kikkerter er seksdoblet, dvs. gir en forstørrelse på 6 ganger. Det brukes også kikkerter med forstørrelse på 4, 8 og 10 ganger.
I tillegg til kikkerter, i militære anliggender, brukes i noen tilfeller spottingskoper med en forstørrelse på 10 til 50 ganger, og i tillegg, periskoper.
Et periskop er et relativt langt rør som er konstruert for observasjon bak et tilfluktsrom (fig. 10). Soldaten som selv observerer med et periskop forblir i grøften, og blottlegger bare den øvre delen av enheten, som bærer linsen, utenfor. Dette beskytter ikke bare observatøren mot fiendtlig ild, men letter også kamuflasje, siden en liten spiss av et rør er mye lettere å kamuflere enn hele figuren til en person. Lange periskoper brukes på ubåter. Når det er nødvendig å utføre observasjon i hemmelighet fra fienden, forblir båten under vann, og eksponerer bare den knapt synlige enden av periskopet over havoverflaten.
Leseren kan spørre hvorfor det i militære anliggender bare brukes enheter med en relativt svak forstørrelse, som ikke overstiger 15-20 ganger? Det er ikke vanskelig å lage et teleskop med en forstørrelse på 100-200 ganger eller enda mer.
Det er en rekke årsaker som gjør det vanskelig å bruke kikarsikte med høy forstørrelse på en fottur. For det første, jo høyere forstørrelse, jo mindre synsfelt til enheten, dvs. den delen av panoramaet som er synlig i det. For det andre, med høy forstørrelse, gjør enhver risting eller skjelving av røret observasjon vanskelig; derfor kan et teleskop med høy forstørrelse ikke holdes i hendene, men må plasseres på et spesielt stativ, utformet slik at røret enkelt og greit kan roteres i forskjellige retninger. Men det viktigste hinderet er atmosfæren. Luften nær jordens overflate er aldri rolig: den svinger, bekymrer seg, skjelver. Gjennom denne bevegelige luften ser vi på fjerne deler av landskapet. Som et resultat forringes bilder av fjerne objekter: formen på objekter er forvrengt, et objekt som faktisk er ubevegelig beveger seg konstant og endrer omrisset, slik at det ikke er noen måte å skille ut detaljene. Jo høyere forstørrelsen er, jo sterkere er all denne interferensen, desto mer merkbar blir forvrengningen forårsaket av luftvibrasjoner. Dette fører til at bruken av altfor sterke forstørrelsesapparater ved observasjon langs jordoverflaten er ubrukelig.
På grunn av det store antallet stadier i prosessen med visuell persepsjon, vurderes dens individuelle egenskaper fra forskjellige vitenskapers synspunkt - optikk (inkludert biofysikk), psykologi, fysiologi, kjemi (biokjemi). På hvert stadium av persepsjonen oppstår forvrengninger, feil og feil, men den menneskelige hjernen behandler informasjonen som mottas og gjør de nødvendige justeringene. Disse prosessene er ubevisste i naturen og implementeres i multi-level autonom korreksjon av forvrengninger. På denne måten elimineres sfæriske og kromatiske aberrasjoner, blindsoneeffekter, fargekorrigering utføres, et stereoskopisk bilde dannes, etc. I tilfeller der underbevisst informasjonsbehandling er utilstrekkelig eller overdreven, oppstår optiske illusjoner.
Fysiologi av menneskesyn
Fargesyn
Det menneskelige øyet inneholder to typer lysfølsomme celler (fotoreseptorer): svært følsomme stenger, ansvarlige for nattsyn, og mindre følsomme kjegler, ansvarlige for fargesyn.
Lys med forskjellige bølgelengder stimulerer forskjellige typer kjegler forskjellig. For eksempel stimulerer gulgrønt lys L- og M-kjegler likt, men mindre stimulerer S-kjegler. Rødt lys stimulerer L-type kjegler mye mer enn M-type kjegler, og stimulerer ikke S-type kjegler i det hele tatt; grønt-blått lys stimulerer M-type reseptorer mer enn L-type, og S-type reseptorer litt mer; lys med denne bølgelengden stimulerer også staver sterkest. Fiolett lys stimulerer nesten utelukkende kjegler av S-type. Hjernen oppfatter kombinert informasjon fra ulike reseptorer, noe som gir ulike oppfatninger av lys med ulike bølgelengder.
Gener som koder for lysfølsomme opsinproteiner er ansvarlige for fargesyn hos mennesker og aper. I følge tilhengere av trekomponentteorien er tilstedeværelsen av tre forskjellige proteiner som reagerer på forskjellige bølgelengder tilstrekkelig for fargeoppfatning. De fleste pattedyr har bare to av disse genene, og det er derfor de har tofargesyn. Hvis en person har to proteiner kodet av forskjellige gener som er for like eller et av proteinene ikke syntetiseres, utvikles fargeblindhet. N. N. Miklouho-Maclay fant at papuanerne på New Guinea, som bor i den grønne jungelen, ikke har evnen til å skille fargen grønn.
Det røde lysfølsomme opsinet er kodet hos mennesker av OPN1LW-genet.
Andre menneskelige opsiner er kodet av genene OPN1MW, OPN1MW2 og OPN1SW, hvorav de to første koder for proteiner som er følsomme for lys ved middels bølgelengder, og den tredje er ansvarlig for et opsin som er følsomt for den kortbølgelengde delen av spekteret .
Nødvendigheten av tre typer opsiner for fargesyn ble nylig bevist i eksperimenter på ekornapen (Saimiri), hvor hannene ble kurert for medfødt fargeblindhet ved å introdusere det menneskelige opsingenet OPN1LW i netthinnen. Dette arbeidet (sammen med lignende eksperimenter på mus) viste at den modne hjernen er i stand til å tilpasse seg øyets nye sensoriske evner.
OPN1LW-genet, som koder for pigmentet som er ansvarlig for oppfatningen av rød farge, er svært polymorft (nyere arbeid av Virrelli og Tishkov fant 85 alleler i en prøve på 256 personer), og omtrent 10 % av kvinnene som har to forskjellige alleler av dette genet har faktisk en ekstra type fargereseptorer og en viss grad av fire-komponent fargesyn. Variasjoner i OPN1MW-genet, som koder for det "gulgrønne" pigmentet, er sjeldne og påvirker ikke den spektrale følsomheten til reseptorene.
OPN1LW-genet og genene som er ansvarlige for oppfatningen av lys med middels bølgelengde er lokalisert i tandem på X-kromosomet, og ikke-homolog rekombinasjon eller genkonvertering forekommer ofte mellom dem. I dette tilfellet kan genfusjon oppstå eller antall kopier i kromosomet kan øke. Defekter i OPN1LW-genet er årsaken til delvis fargeblindhet, protanopia.
Trekomponentteorien om fargesyn ble først uttrykt i 1756 av M. V. Lomonosov, da han skrev "om de tre sakene i bunnen av øyet." Hundre år senere ble den utviklet av den tyske forskeren G. Helmholtz, som ikke nevner Lomonosovs berømte verk «On the Origin of Light», selv om det ble publisert og oppsummert på tysk.
Samtidig var det en motstridende fargeteori av Ewald Göring. Den ble utviklet av David H. Hubel og Torsten N. Wiesel. De mottok Nobelprisen i 1981 for sin oppdagelse.
De antydet at informasjonen som kommer inn i hjernen ikke handler om røde (R), grønne (G) og blå (B) farger (Jung-Helmholtz fargeteori). Hjernen mottar informasjon om forskjellen i lysstyrke - om forskjellen i lysstyrke mellom hvit (Y max) og svart (Y min), om forskjellen mellom grønne og røde farger (G - R), om forskjellen mellom blå og gule farger (B - gul), og gul farge (gul = R + G) er summen av røde og grønne farger, der R, G og B er lysstyrken til fargekomponentene - rød, R, grønn, G og blå, B.
Vi har et ligningssystem - K b-w = Y max - Y min; Kgr = G - R; K brg = B - R - G, hvor K b&w, K gr, K brg er funksjoner av hvitbalanse-koeffisienter for enhver belysning. I praksis kommer dette til uttrykk ved at mennesker oppfatter fargen på objekter likt under ulike lyskilder (fargetilpasning). Opposisjonsteorien forklarer generelt bedre det faktum at mennesker oppfatter fargen på objekter likt under ekstremt forskjellige lyskilder (fargetilpasning), inkludert forskjellige fargede lyskilder i samme scene.
Disse to teoriene er ikke helt i samsvar med hverandre. Men til tross for dette, antas det fortsatt at tre-stimulus-teorien opererer på netthinnenivå, men informasjonen behandles og data mottas i hjernen som allerede stemmer overens med motstandsteorien.
Kikkert og stereoskopisk syn
Bidraget fra pupillen til reguleringen av øyefølsomhet er ekstremt ubetydelig. Hele spekteret av lysstyrke som vår visuelle mekanisme er i stand til å oppfatte er enormt: fra 10 −6 cd m² for et øye fullstendig tilpasset mørke til 10 6 cd m² for et øye som er fullstendig tilpasset lys. Mekanismen for et så bredt spekter av følsomhet ligger i nedbrytning og restaurering av lysfølsomme pigmenter i netthinnens fotoreseptorer - kjegler og stenger.
Øyets følsomhet avhenger av fullstendigheten av tilpasningen, av lyskildens intensitet, bølgelengden og vinkeldimensjonene til kilden, samt varigheten av stimulansen. Øyets følsomhet avtar med alderen på grunn av forringelsen av de optiske egenskapene til sclera og pupill, samt reseptorkomponenten i persepsjonen.
Maksimal følsomhet i dagslys ligger på 555-556 nm, og i svakt kvelds-/nattlys skifter den mot den fiolette kanten av det synlige spekteret og er lik 510 nm (om dagen svinger den mellom 500-560 nm). Dette forklares (avhengigheten av en persons syn av lysforhold når han oppfatter flerfargede objekter, forholdet mellom deres tilsynelatende lysstyrke - Purkinje-effekten) av to typer lysfølsomme elementer i øyet - i sterkt lys er synet utføres hovedsakelig av kjegler, og i svakt lys brukes fortrinnsvis kun stenger.
Synsskarphet
Evnen til forskjellige mennesker til å se større eller mindre detaljer av et objekt fra samme avstand med samme form på øyeeplet og samme brytningskraft til det dioptriske øyesystemet, bestemmes av forskjellen i avstanden mellom de følsomme elementene i netthinnen og kalles synsskarphet.
Synsstyrke er øyets evne til å oppfatte fra hverandre to punkter plassert i en viss avstand fra hverandre ( detalj, finkornet, oppløsning). Mål for synsskarphet er synsvinkelen, det vil si vinkelen som dannes av stråler som kommer fra kantene på det aktuelle objektet (eller fra to punkter EN Og B) til knutepunktet ( K) øyne. Synsstyrken er omvendt proporsjonal med synsvinkelen, det vil si at jo mindre den er, desto høyere blir synsstyrken. Normalt er det menneskelige øyet i stand til fra hverandre oppfatte objekter med en vinkelavstand på minst 1′ (1 minutt).
Synsstyrke er en av de viktigste funksjonene til synet. En persons synsstyrke er begrenset av hans struktur. Det menneskelige øyet, i motsetning til øynene til blæksprutter, for eksempel, er et omvendt organ, det vil si at lysfølsomme celler er plassert under et lag av nerver og blodkar.
Synsstyrken avhenger av størrelsen på kjeglene som ligger i området av makula, netthinnen, så vel som av en rekke faktorer: brytningen av øyet, bredden på pupillen, gjennomsiktigheten av hornhinnen, linsen (og dens elastisitet), glasslegemet (som utgjør det lysbrytende apparatet), tilstanden til netthinnen og synsnerven, alder.
Synsstyrke og/eller lysfølsomhet blir ofte også referert til som oppløsningen av det blotte øye ( løsningskraft).
siktelinjen
Perifert syn (synsfelt) - bestemme grensene for synsfeltet når du projiserer dem på en sfærisk overflate (ved hjelp av en omkrets). Synsfelt er rommet som øyet oppfatter med et fast blikk. Synsfeltet er en funksjon av den perifere netthinnen; tilstanden bestemmer i stor grad en persons evne til fritt å navigere i rommet.
Endringer i synsfeltet er forårsaket av organiske og/eller funksjonelle sykdommer i den visuelle analysatoren: netthinnen, synsnerven, synsbanen, sentralnervesystemet. Brudd på synsfeltet manifesteres enten ved en innsnevring av grensene (uttrykt i grader eller lineære verdier), eller tap av individuelle deler av det (Hemianopsia), eller utseendet til et skotom.
Kikkert
Når vi ser på et objekt med begge øyne, ser vi det bare når synsaksene til øynene danner en slik konvergensvinkel (konvergens), hvor symmetriske, klare bilder på netthinnene oppnås på visse tilsvarende steder av den følsomme makulaen ( fovea centralis). Takket være dette kikkertsynet bedømmer vi ikke bare objekters relative posisjon og avstand, men oppfatter også lettelse og volum.
Hovedkarakteristikkene til kikkertsyn er tilstedeværelsen av elementært kikkertsyn, dybdesyn og stereoskopisk syn, stereosynsstyrke og fusjonsreserver.
Tilstedeværelsen av elementært kikkertsyn kontrolleres ved å dele et bestemt bilde i fragmenter, hvorav noen presenteres for venstre øye, og noen til høyre øye. En observatør har elementært kikkertsyn hvis han er i stand til å komponere et enkelt originalbilde fra fragmenter.
Tilstedeværelsen av dybdesyn verifiseres ved å presentere silhuettsyn, og stereoskopisk syn - tilfeldige prikkstereogrammer, som skal fremkalle i observatøren en spesifikk opplevelse av dybde, forskjellig fra inntrykket av romlighet basert på monokulære trekk.
Stereosynsstyrke er det gjensidige av terskelen for stereoskopisk persepsjon. Den stereoskopiske terskelen er den minste detekterbare dispariteten (vinkelforskyvning) mellom deler av stereogrammet. For å måle det brukes følgende prinsipp. Tre par figurer presenteres separat for observatørens venstre og høyre øyne. I ett av parene faller posisjonen til figurene sammen, i de to andre er en av figurene forskjøvet horisontalt med en viss avstand. Forsøkspersonen blir bedt om å angi figurer arrangert i økende rekkefølge etter relativ avstand. Hvis tallene er angitt i riktig rekkefølge, øker testnivået (forskjellen minker); hvis ikke, øker forskjellen.
Fusjonsreserver er forhold under hvilke motorisk fusjon av stereogrammet er mulig. Fusjonsreserver bestemmes av den maksimale forskjellen mellom deler av stereogrammet, der det fortsatt oppfattes som et tredimensjonalt bilde. For å måle fusjonsreserver brukes det motsatte prinsippet til det som ble brukt i studiet av stereovisus. For eksempel blir et motiv bedt om å kombinere to vertikale striper til ett bilde, hvorav det ene er synlig for venstre øye og det andre for høyre øye. Samtidig begynner eksperimentatoren sakte å skille stripene, først med konvergent og deretter med divergerende ulikhet. Bildet begynner å splitte seg ved ulikhetsverdien, som karakteriserer fusjonsreserven til observatøren.
Kikkertheten kan være svekket med skjeling og noen andre øyesykdommer. Hvis du er veldig trøtt, kan du oppleve midlertidig skjeling forårsaket av at det ikke-dominante øyet slår seg av.
Kontrastfølsomhet
Kontrastfølsomhet er en persons evne til å se objekter som avviker litt i lysstyrke fra bakgrunnen. Kontrastfølsomhet vurderes ved hjelp av sinusformede gitter. En økning i terskelen for kontrastfølsomhet kan være et tegn på en rekke øyesykdommer, og derfor kan studien brukes i diagnostisering.
Synstilpasning
De ovennevnte egenskapene til synet er nært knyttet til øyets evne til å tilpasse seg. Øyetilpasning er tilpasning av synet til ulike lysforhold. Tilpasning skjer til endringer i belysning (tilpasning til lys og mørke er forskjellig), fargekarakteristikker for belysning (evnen til å oppfatte hvite objekter som hvite selv med en betydelig endring i spekteret av innfallende lys).
Tilpasning til lys skjer raskt og avsluttes innen 5 minutter, tilpasning av øyet til mørke er en langsommere prosess. Minimumslysstyrken som forårsaker følelsen av lys bestemmer øyets lysfølsomhet. Sistnevnte øker raskt i løpet av de første 30 minuttene. forblir i mørket, slutter økningen praktisk talt etter 50-60 minutter. Tilpasning av øyet til mørke studeres ved hjelp av spesielle enheter - adaptometre.
Redusert tilpasning av øyet til mørke er observert i noen øye (retinal pigmentær degenerasjon, glaukom) og generelle (A-vitaminose) sykdommer.
Tilpasning manifesteres også i synets evne til å delvis kompensere for defekter i selve synsapparatet (optiske defekter i linsen, netthinnedefekter, scotomas, etc.)
Psykologi av visuell persepsjon
Synsfeil
Den mest utbredte ulempen er uklar, uklar synlighet av nære eller fjerne objekter.
Linsefeil
Langsynthet
Langsynthet er en brytningsfeil der lysstråler som kommer inn i øyet fokuseres ikke på netthinnen, men bak den. I milde former for øyet med god akkommodasjonsreserve, kompenserer det for synsmangelen ved å øke linsens krumning med ciliærmuskelen.
Med mer alvorlig langsynthet (3 dioptrier og over), er synet dårlig ikke bare nær, men også på avstand, og øyet er ikke i stand til å kompensere for defekten på egen hånd. Langsynthet er vanligvis medfødt og utvikler seg ikke (avtar vanligvis med skolealder).
For langsynthet er lesebriller eller konstant bruk foreskrevet. For briller velges konvergerende linser (de flytter fokuset frem til netthinnen), med bruk av hvilke pasientens syn blir best.
Litt forskjellig fra langsynthet er presbyopi, eller senil langsynthet. Presbyopi utvikler seg på grunn av tap av elastisitet til linsen (som er et normalt resultat av utviklingen). Denne prosessen begynner i skolealder, men en person merker vanligvis svekkelse av nærsynet etter 40 år. (Selv om emmetropiske barn ved 10 år kan lese i en avstand på 7 cm, ved 20 år - allerede minst 10 cm, og ved 30 - 14 cm, og så videre.) Senil langsynthet utvikler seg gradvis, og med alderen av 65-70 en person har fullstendig mistet evnen til å imøtekomme, er utvikling av presbyopi fullført.
Nærsynthet
Nærsynthet er en brytningsfeil i øyet, der fokus beveger seg fremover, og et allerede ufokusert bilde faller på netthinnen. Med nærsynthet ligger det videre punktet med klart syn innenfor 5 meter (normalt ligger det i det uendelige). Nærsynthet kan være falsk (når krampen oppstår på grunn av overbelastning av ciliærmuskelen, som et resultat av at krumningen av linsen forblir for stor under avstandssyn) og sann (når øyeeplet øker i fremre-bakre akse) . I milde tilfeller er fjerne gjenstander uskarpe mens gjenstander i nærheten forblir klare (det fjerneste punktet med klart syn ligger ganske langt fra øynene). I tilfeller med høy nærsynthet oppstår en betydelig reduksjon i synet. Fra omtrent −4 dioptrier trenger en person briller for både avstand og nærhet (ellers må den aktuelle gjenstanden holdes veldig nær øynene).
I ungdomsårene utvikler nærsynt seg ofte (øynene anstrenger seg hele tiden for å jobbe i nærheten, noe som får øyet til å vokse i lengde kompenserende). Progresjonen av nærsynthet tar noen ganger en ondartet form, der synet faller med 2-3 dioptrier per år, strekking av sklera observeres, og degenerative endringer i netthinnen oppstår. I alvorlige tilfeller er det fare for løsgjøring av den overspente netthinnen på grunn av fysisk anstrengelse eller et plutselig slag. Progresjonen av nærsynthet stopper vanligvis mellom 22 og 25 år, når kroppen slutter å vokse. Med rask progresjon synker synet på den tiden til -25 dioptrier og lavere, noe som gjør øynene alvorlig forkrøplede og kraftig svekker kvaliteten på synet på avstand og nær (alt som en person ser er uklare konturer uten noe detaljert syn), og slike avvik er svært er vanskelig å korrigere fullt ut med optikk: tykke briller skaper sterke forvrengninger og gjør objekter visuelt mindre, og det er grunnen til at en person ikke kan se godt nok selv med briller. I slike tilfeller kan en bedre effekt oppnås ved hjelp av kontaktkorreksjon.
Til tross for at hundrevis av vitenskapelige og medisinske arbeider har blitt viet til spørsmålet om å stoppe utviklingen av nærsynthet, er det fortsatt ingen bevis for effektiviteten til noen metode for behandling av progressiv nærsynthet, inkludert kirurgi (skleroplastikk). Det er bevis på en liten, men statistisk signifikant reduksjon i veksthastigheten av nærsynthet hos barn ved bruk av atropin øyedråper og (ikke tilgjengelig i Russland) pirenzipin øyegel.
For nærsynthet brukes ofte lasersynskorreksjon (eksponering for hornhinnen ved hjelp av en laserstråle for å redusere krumningen). Denne korreksjonsmetoden er ikke helt sikker, men i de fleste tilfeller er det mulig å oppnå en betydelig forbedring av synet etter operasjonen.
Defekter av nærsynthet og langsynthet kan overvinnes ved hjelp av briller eller rehabiliteringskurs for gymnastikk, som andre brytningsfeil.
Astigmatisme
Astigmatisme er en defekt i øyets optikk forårsaket av den uregelmessige formen på hornhinnen og (eller) linsen. Hos alle mennesker er formen på hornhinnen og linsen forskjellig fra den ideelle rotasjonskroppen (det vil si at alle mennesker har astigmatisme av ulik grad). I alvorlige tilfeller kan strekkingen langs en av aksene være veldig sterk, i tillegg kan hornhinnen ha krumningsdefekter forårsaket av andre årsaker (sår, infeksjonssykdommer, etc.). Med astigmatisme brytes lysstråler med forskjellige styrker i forskjellige meridianer, som et resultat av at bildet er buet og uklart på steder. I alvorlige tilfeller er forvrengningen så alvorlig at den reduserer kvaliteten på synet betydelig.
Astigmatisme kan enkelt diagnostiseres ved å se med ett øye på et papirark med mørke parallelle linjer – ved å rotere et slikt ark vil astigmatikeren legge merke til at de mørke linjene enten blir uskarpe eller klarere. De fleste har medfødt astigmatisme opp til 0,5 dioptrier, noe som ikke forårsaker ubehag.
Denne defekten kompenseres av briller med sylindriske linser med ulik krumning horisontalt og vertikalt og kontaktlinser (harde eller myke toriske), samt brilleglass med ulik optisk kraft i ulike meridianer.
Netthinnedefekter
Fargeblindhet
Hvis oppfatningen av en av de tre primærfargene i netthinnen går tapt eller svekkes, så oppfatter ikke en person en bestemt farge. Det er "fargeblinde" for rød, grønn og blåfiolett. Paret eller til og med fullstendig fargeblindhet er sjelden. Oftere er det folk som ikke kan skille rødt fra grønt. De oppfatter disse fargene som grå. Denne mangelen på syn ble kalt fargeblindhet – etter den engelske vitenskapsmannen D. Dalton, som selv led av en slik fargesynsforstyrrelse og først beskrev den.
Fargeblindhet er uhelbredelig og er arvelig (knyttet til X-kromosomet). Noen ganger oppstår det etter visse øye- og nervesykdommer.
Fargeblinde har ikke lov til å jobbe knyttet til kjøring av kjøretøy på offentlig vei. Godt fargesyn er veldig viktig for seilere, piloter, kjemikere og kunstnere, så for noen yrker kontrolleres fargesyn ved hjelp av spesielle tabeller.
Scotoma
Scotoma (gresk) skotos- mørke) - en flekklignende defekt i øyets synsfelt, forårsaket av en sykdom i netthinnen, sykdommer i synsnerven, glaukom. Dette er områder (innenfor synsfeltet) hvor synet er betydelig svekket eller fraværende. Noen ganger kalles en blind flekk et skotom - et område på netthinnen som tilsvarer synsnervehodet (det såkalte fysiologiske skotomet).
Absolutt skotom absolutt scotomata) - et område der synet er fraværende. Relativt skotom relativ skotom) - et område der synet er betydelig redusert.
Du kan anta tilstedeværelsen av et skotom ved uavhengig å utføre en studie ved å bruke Amsler-testen.
Laster inn...