Які властивості зображення формується на сітківці ока. Посібник з фізики. Очі. Обробка зорової інформації в ЦНС

З давніх часів око було символом всезнання, таємного знання, мудрості та пильності. І це не дивно. Адже саме завдяки зору ми отримуємо більшу частину інформації про навколишній світ. За допомогою очей ми оцінюємо розміри, форму, віддаленість та взаєморозташування предметів, насолоджуємося різноманіттям фарб та спостерігаємо рух.

Як влаштоване цікаве око?

Людське око нерідко порівнюють із фотоапаратом. Рогівка, прозора і опукла частина зовнішньої оболонки, подібна до лінзи об'єктива. Друга оболонка - судинна - спереду представлена райдужкою, вміст пігменту в якій визначає колір очей. Отвір у центрі райдужної оболонки - зіниця - звужуючись при яскравому і розширюючись при тьмяному освітленні, регулює кількість світла, що надходить усередину ока, подібно до діафрагми. Друга лінза - рухливий і гнучкий кришталик оточений війним м'язом, який змінює ступінь його кривизни. Позаду кришталика розташоване склоподібне тіло — прозора драглиста речовина, яка підтримує пружність і кулясту форму очного яблука. Промені світла, проходячи крізь внутрішньоочні структури, падають на сітківку - найтоншу оболонку з нервової тканини, що вистилає око зсередини. Фоторецептори - світлочутливі клітини сітківки, подібно до фотоплівки фіксують зображення.

Чому кажуть, що ми бачимо мозком?

І все ж орган зору влаштований набагато складніше за найсучаснішу фототехніку. Адже ми не просто фіксуємо побачене, а оцінюємо ситуацію та реагуємо словами, діями та емоціями.

Праве та ліве око бачать предмети під різним кутом. Головний мозок поєднує обидва зображення воєдино, у результаті ми можемо оцінити обсяг предметів та його взаєморозташування.

Таким чином, картина зорового сприйняття формується у головному мозку.

Чому, намагаючись щось розглянути, ми звертаємо погляд у цей бік?

Найбільш чітке зображення формується при попаданні світлових променів у центральну зону сітківки – макулу. Тому, намагаючись розглянути щось уважніше, ми звертаємо погляд у відповідний бік. Вільний рух кожного ока у всіх напрямках забезпечується роботою шести м'язів.

Повіки, вії та брови — не лише гарне обрамлення?

Очне яблуко захищене від зовнішніх впливів кістковими стінками орбіти, м'якою жировою клітковиною, що вистилає її порожнину, та століттями.

Ми примружуємося, намагаючись уберегти очі від сліпучого світла, що висушує вітру та пилу. Густі вії при цьому стуляються, утворюючи захисний бар'єр. А брови призначені затримувати крапельки поту, що стікають з чола.

Кон'юнктива - тонка слизова оболонка, що покриває очне яблуко і внутрішню поверхню повік, містить сотні найдрібніших залізяків. Вони виробляють «мастило», яке забезпечує вільний рух повік при змиканні та захищає рогівку від висихання.

Акомодація ока

Як формується зображення на сітківці?

Для того щоб зрозуміти, як формується зображення на сітківці, необхідно згадати, що при проходженні з одного прозорого середовища в інше світлові промені заломлюються (тобто відхиляються від прямолінійного поширення).

Прозорими середовищами в оці є рогівка з сльозовою плівкою, що покриває її, водяниста волога, кришталик і склоподібне тіло. Найбільшу заломлюючу силу має рогівка, друга за силою лінза - кришталик. Слізна плівка, водяниста волога і склоподібне тіло мають зневажливо малу заломлюючу здатність.

Проходячи крізь внутрішньоочні середовища, світлові промені переломлюються і сходяться на сітківці, формуючи чітке зображення.

Що таке акомодація?

Будь-яка спроба перевести погляд призводить до дефокусування зображення та потребує додаткового налаштування оптичної системи ока. Вона здійснюється за рахунок акомодації – зміни заломлюючої сили кришталика.

Рухомий і гнучкий кришталик прикріплений за допомогою волокон цинової зв'язки до циліарного м'яза. При зорі вдалину м'яз розслаблений, волокна цинової зв'язки знаходяться в натягнутому стані, не дозволяючи кришталику набути опуклої форми. При спробі розглянути предмети поблизу циліарний м'яз скорочується, м'язове коло звужується, циннова зв'язка розслабляється і кришталик набуває опуклої форми. Тим самим збільшується його заломлююча здатність і на сітківці фокусуються предмети, розташовані на близькій відстані. Цей процес називається акомодацією.

Чому нам здається, що «з віком руки стають коротшими»?

З віком кришталик втрачає свої еластичні властивості, стає щільним і важко змінює свою заломлюючу здатність. В результаті ми поступово втрачаємо здатність до акомодації, що ускладнює роботу на близькій відстані. Під час читання ми намагаємося відсунути газету чи книгу далі від очей, але незабаром довжина рук виявляється недостатньою задля забезпечення чіткого зору.

Для корекції пресбіопії застосовують лінзи, що збирають, сила яких збільшується з віком.

Порушення зору

У 38% жителів нашої країни виявляються порушення зору, які потребують корекції очків.

В нормі оптична система ока здатна заломлювати світлові промені таким чином, щоб вони сходилися точно на сітківці, забезпечуючи чіткий зір. Щоб сфокусувати зображення на сітківці, оку з порушенням рефракції потрібна додаткова лінза.

Які бувають порушення зору?

Заломлююча сила ока визначається двома основними анатомічними факторами: довжиною передньозадньої осі ока та кривизною рогівки.

Близорукість або міопія. Якщо довжина осі ока збільшена або рогівка має велику заломлюючу силу, зображення формується перед сітківкою. Таке порушення зору називається короткозорістю чи міопією. Короткозорі добре бачать на близькій відстані і погано вдалину. Корекція досягається носінням окулярів з лінзами, що розсіюють (мінусовими).

Далекозорість чи гіперметропія. Якщо довжина осі ока зменшена або заломлююча сила рогівки невелика, зображення формується у уявній точці за сітківкою. Таке порушення зору називається далекозорістю чи гіперметропією. Існує помилкова думка, що далекозорі добре бачать вдалину. Вони відчувають труднощі при роботі на близькій відстані і часто погано бачать вдалину. Корекція досягається носінням окулярів з лінзами, що збирають (плюсовими).

Астигматизм. При порушенні сферичності рогівки існує різниця у заломлюючій силі за двома головними меридіанами. Зображення предметів на сітківці спотворене: одні чіткі лінії, інші розмиті. Таке порушення зору називається астигматизмом і вимагає носіння окулярів із циліндричними лінзами.

Урок. Формування зображення на сітківці

1. Оптична система ока. Акомодація

Саме за зіницею розташовується прозорий кришталик, що має форму двоопуклої лінзи. Кришталик еластичний, він може змінювати свою кривизну за допомогою спеціальної вії м'язи, яка при скороченні послаблює цинові зв'язки,які прикріплюються до кришталика. Кришталик через свою природну пружність стає більш опуклим. Коли війний м'яз розслаблений (наприклад, коли людина дивиться в далечінь), цинові зв'язки розтягують кришталик, він сплощується. Простір за кришталиком заповнений прозорою желеподібною масою - склоподібним тілом.

Світлові промені від предметів проходять через рогівку, рідину передньої камери ока, зіницю, рідину задньої камери ока, кришталик та склоподібне тіло. Люди з нормальним зором

промені потрапляють точно на сітківку та утворюють на ній чіткі зображення предметів.

Але одночасно бачити з однаковою чіткістю близько та далеко розташовані предмети ми не можемо. У кожний момент часу кришталик ока пристосовується або до ближнього, або далекого бачення. Це досягається швидкою зміною кривизни кришталика і називається акомодацією. Спробуйте, розглядаючи одним оком віддалені предмети, одночасно розглянути олівець, розташований від ока на відстані 20 см. Його зображення видасться вам розпливчастим.

Зображення на сітківці виходить хоч і чітким, але перевернутим. Чому ж ми тоді не бачимо все навколо нас переверненим догори ногами? Один австрійський учений винайшов спеціальні окуляри, що перевертають зображення на сітківці. Він носив їх постійно. Спочатку він бачив усі предмети вгору ногами, але незабаром знову навчився бачити їх нормально. У цих окулярах він навіть навчитися їздити на велосипеді. Але варто було йому зняти окуляри, як спочатку він знову бачив усі навколишні предмети перевернутими. Отже, така особливість нашого ока виправляється за допомогою навчання та тренування, в якому беруть участь не лише зоровий, а й інші аналізатори. Отже, зорове сприйняття навколишнього світу ґрунтується не тільки на зорових відчуттях, а використовує відомості від інших аналізаторів. Серед них головну роль виконують органи рівноваги, м'язового та шкірного почуття. Внаслідок взаємодії цих аналізаторів виникають цілісні образи зовнішніх предметів та явищ.

При зміні інтенсивності освітленості відбувається рефлекторна зміна діаметра зіниці.Зниження інтенсивності освітлення рефлекторно розширює діаметр зіниці. М'язи-сфінктери, звужувачі перебувають у райдужній оболонці і іннервуються парасимпатичними нервами, радіальні м'язи, розширювачі зіниці іннервуються симпатичними нервами, тому страх і біль призводять до розширення зіниць, недарма кажуть: «У страху очі великі».

Сітківка ока

Сітківка має товщину 0,15-0,20 мм і складається з кількох шарів нервових клітин. Перший шар сітківки безпосередньо прилягає до чорних пігментних клітин. Цей шар утворений зоровими рецепторами - паличкамиі колбочками. У сітківці очі людини паличок у десятки разів більше, ніж колб (130 млн на 7 млн). Палички збуджуються дуже швидко слабким сутінковим світлом і забезпечують чорно-біле бачення. У мембрані паличок знаходиться пігмент родопсин, під впливом світла він руйнується і палички збуджуються. Для утворення родопсину

необхідний вітамін А. При його нестачі палички не збуджуються і в сутінках людина погано бачить, розвивається «куряча сліпота». У курей із рецепторів – лише колбочки, у темряві вони бачать дуже погано. Колбочки збуджуються повільніше і яскравим світлом, вони забезпечують кольорове бачення. Колбочки бувають трьох типів – червоночутливі, синьо- та зеленочутливіі містять пігмент йодопсин. Палички порівняно рівномірно розподілені сітківкою.

Рямо навпроти зіниці в сітківці знаходиться жовта пляма, До складу якого входять виключно колбочки. Тому найвиразніше ми розрізняємо ті предмети, зображення яких потрапляють прямо на жовту пляму. За допомогою очних м'язів ми можемо керувати рухом очей та змінювати напрямок погляду. Але завжди під час розгляду нового предмета відбувається переміщення погляду те щоб зображення частин предмета послідовно потрапляло на жовте пляма.

Від нервових клітин сітківки відходять довгі відростки. В одному місці сітківки вони збираються в пучок і утворюють зоровий нерв. Понад мільйон його волокон передають у мозок зорову інформацію у формі слабких нервових імпульсів. Місце на сітківці, звідки виходить зоровий нерв, позбавлене рецепторів і називається тому сліпою плямою. Кожен школяр може переконатись у його існуванні за допомогою простого досвіду.

Для цього використовуйте малюнок, на якому зображені на суцільному чорному тлі білі кола та хрестик. Візьміть підручник у витягнуту руку і помістіть малюнок перед очима на відстані 20-25 см. Закрийте ліве око, а правим оком фіксуйте хрестик, зображення якого потрапляє на жовту пляму. Не зводячи погляду з хрестика, повільно наближайте та видаляйте малюнок. Знайдіть таке положення малюнка, при якому одне з білих кіл перестане бути видимим.

Це станеться тоді, коли його зображення потрапляє на сліпу пляму. Зверніть увагу, на якій відстані від очей виникає ефект зникнення одного з білих кіл, якщо проводити спостереження правим і лівим оком.

Основні терміни та поняття:

Кришталик. Війковий м'яз. Циннові зв'язки. Скловидне тіло. Сітківка. Палички. Родопсин. Колбочки. Йодопсін. Жовта пляма. Зоровий нерв. Сліпа пляма.

Картка біля дошки:

Людина дивиться в далечінь. Що відбувається з його війним м'язом і циновими зв'язками?

Чоловік читає книгу. Що відбувається з його війним м'язом і циновими зв'язками?

Яке зображення виходить на сітківці?

Що відбувається з отвором зіниці у темній кімнаті?

Сітківка складається із трьох шарів клітин. Де розташовуються палички та колбочки?

Скільки паличок та колбочок у сітківці?

Які рецептори відповідають за чорно-біле, які кольорове бачення?

Які пігменти перебувають у паличках? Колбочки?

Де в сітківці найбільше колб?

Де в сітківці відсутні зорові рецептори?

Письмові картки:

Що характерно для безстатевого та статевого розмноження?

Чому для еволюції важливе статеве розмноження?

Порівняйте розвиток зародків людини та тварин. Зробіть висновок.

Дайте визначення або розкрийте поняття: Статеві клітини. Насінники. Яєчники. Маточні труби. Матка. фолікул. Жовте тіло. Зигота. Запліднення.

Комп'ютерне тестування:

Тест 1. Людина дивиться в далечінь. Що відбувається з його війним м'язом і циновими зв'язками:

Тест 2. Чоловік читає книгу. Що відбувається з його війним м'язом і циновими зв'язками:

Війковий м'яз розслаблений, зв'язки теж.

Війковий м'яз розслаблений, зв'язки натягнуті.

Війковий м'яз скорочений, зв'язки натягнуті.

Війковий м'яз скорочений, зв'язки розслаблені.

Тест 3. Яке зображення виходить на сітківці?

Перевернуте, зменшене.

Неперевернуте, зменшене.

Тест 4. Що відбувається з отвором зіниці у темній кімнаті?

Нічого не відбувається.

Зменшується.

Збільшується

Тест 5. Сітківка складається із трьох шарів клітин. Де розташовуються палички та колбочки?

Ближче до склоподібного тіла.

Перед шаром пігментних клітин сітківки.

Між двома шарами клітин сітківки.

Між склерою та судинною оболонкою.

Тест 6. Скільки паличок та колбочок у сітківці?

Паличок – 130 млн, колбочок – 7 млн.

Паличок – 7 млн, колбочок – 130 млн.

Паличок – 130 млн, колб – 100 млн.

Паличок – 7 млн, колб – 7 млн.

Тест 7. Які рецептори відповідають за чорно-біле, які кольорове бачення?

За чорно-біле – палички, за кольорове – колбочки.

За чорно-біле – колбочки, за кольорове – палички.

Тест 8. Які пігменти перебувають у паличках? Колбочки?

У паличках – йодопсин, у колбочках – родопсин.

У паличках – родопсин, у колбочках – йодопсин.

Тест 9. Де в сітківці найбільше колб?

У сліпій плямі.

На периферії очі.

Колбочки розподілені у сітківці рівномірно.

У жовтій плямі.

Тест 10. Де в сітківці відсутні зорові рецептори?

У сліпій плямі.

На периферії очі.

Зорові рецептори рівномірно розподілені сітківкою.

Око – орган, який відповідає за зорове сприйняття навколишнього світу. Він складається з очного яблука, яке за допомогою зорового нерва пов'язане з певними мозковими ділянками та допоміжних апаратів. До таких апаратів можна віднести слізні залози, м'язові тканини та повіки.

Очне яблуко вкрите спеціальною захисною оболонкою, яка захищає його від різних ушкоджень, склерою. Зовнішня частина такого покриття має прозору форму і називається рогівкою. Рогоподібна область, одна з найчутливіших частин людського організму. Навіть невелика дія на цю область призводить до того, що відбувається закриття очей століттями.

Під рогівкою знаходиться райдужна оболонка, колір якої може відрізнятися. Між цими двома шарами розташована спеціальна рідина. У будові райдужної оболонки є спеціальний отвір для зіниці. Його діаметр має властивість розширюватися і звужуватися в залежності від кількості світла, що надходить. Під зіницею знаходиться оптична лінза, кришталик, що нагадує своєрідне желе. Його кріплення до склер здійснюється за допомогою спеціальних м'язів. За оптичною лінзою очного яблука розташована область, що отримала назву - склоподібне тіло. Усередині очного яблука розташований шар, що має назву, очне дно. Ця ділянка покрита сітчастою оболонкою. Цей шар має у своєму складі тонкі волокна, які є закінченням очного нерва.

Після того як промені світла пройдуть крізь кришталик, вони проникають через склоподібне тіло і потрапляють на внутрішню тонку оболонку ока - сітківку.

Як відбувається побудова зображення

Зображення предмета, яке формується на сітківці ока, є процесом спільної роботи всіх складових очного яблука. Світлові промені, що надходять, переломлюються в оптичному середовищі очного яблука, відтворюючи на ретині зображення навколишніх предметів. Пройшовши крізь усі внутрішні шари, світло, потрапляючи на зорові волокна, дратує їх і певні мозкові центри передаються сигнали. Завдяки цьому процесу, людина здатна до зорового відчуття предметів.

Досить довгий час дослідників хвилювало питання, яке зображення виходить на сітківці ока. Одним із перших дослідників цієї теми став І. Кеплер. В основі його досліджень лежала теорія про те, що зображення, побудоване на сітчастій оболонці ока, перебуває в перевернутому стані. Щоб довести цю теорію, він побудував спеціальний механізм, відтворивши процес попадання світлових променів на сітчасту оболонку.

Дещо пізніше цей експеримент був повторений французьким дослідником Р. Декартом. Для проведення експерименту він використовував бичаче око, з віддаленим шаром на задній стінці. Це око він помістив на спеціальному постаменті. В результаті на задній стінці очного яблука він зміг спостерігати перевернуту картинку.

Виходячи з цього, слід цілком закономірне питання, чому людина бачить навколишні предмети правильно, а не в перевернутому вигляді? Це відбувається внаслідок того, що вся зорова інформація надходить до мозкових центрів. Крім цього, у певні відділи головного мозку надходить інформація від інших органів чуття. В результаті аналізу, мозок коригує картинку і людина отримує правильну інформацію про навколишні предмети.

Цей момент був дуже точно помічений поетом У. Блейком:

За допомогою ока, а не оком
Дивитись на світ уміє розум.

На початку ХІХ століття, в Америці, був поставлений цікавий експеримент. Його суть полягала в наступному. Досліджуваний одягав спеціальні оптичні лінзи, зображення на яких мало пряму побудову. В результаті цього:

зір експериментатора повністю перекинувся;
всі навколишні предмети стали перебувати догори ногами.

Тривалість експерименту призвела до того, що в результаті порушення зорових механізмів з іншими органами почуттів почала розвиватися морська хвороба. Приступи нудоти долали вченого протягом трьох днів, з початку експерименту. На четвертий день дослідів, внаслідок освоєння мозку із цими умовами, зір повернувся до нормального стану. Задокументувавши ці нюанси, експериментатор зняв оптичний прилад. Так як робота мозкових центрів, була спрямована на одержання картинки, отриманої за допомогою приладу, в результаті його зняття зір випробуваного знову перекинувся шкереберть. На цей раз його відновлення зайняло близько двох годин.

При проведенні подальших досліджень з'ясувалося, що виявляти таку здатність до адаптації здатний лише мозок людини. Використання таких приладів на мавпах призвело до того, що вони впадали в коматозний стан. Цей стан супроводжувався згасанням рефлекторних функцій та низькими показниками кров'яного тиску. У такій же ситуації таких збоїв у роботі організму людини не спостерігається.

Досить цікавий той факт, що і мозок людини не завжди може впоратися з усією інформацією, що надходить. Коли відбувається збій у роботі певних центрів, з'являються зорові ілюзії. В результаті чого, предмет, що розглядається, може змінювати свою форму і будову.

Існує ще одна цікава риса зорових органів. В результаті зміни дистанції від оптичної лінзи до певної фігури змінюється дистанція і до її зображення. Виникає питання, в результаті чого картинка зберігає свою чіткість, коли людський погляд змінює свій фокус, з предметів, що знаходяться у значному видаленні, на розташовані ближче.

Результат цього процесу досягається за допомогою м'язових тканин, розташованих біля кришталика очного яблука. Внаслідок скорочень вони змінюють його контури, змінюючи фокусування зору. У процесі, коли погляд сфокусований на предметах, що знаходяться на відстані, дані м'язи перебувають у стані спокою, що майже не змінює контур кришталика. Коли фокусування погляду спрямовано предметах, розташованих поблизу, м'язи починають скорочуватися, кришталик викривляється, а сила оптичного сприйняття збільшується.

Ця особливість зорового сприйняття отримувала назву акомодації. Під цим терміном розглядається той факт, що зорові органи здатні пристосовуватися до фокусування на предметах, які розташовані на будь-якому видаленні.

Довге розгляд предметів, розташованих дуже близько, може викликати сильне напруження зорових м'язів. Внаслідок їх посиленої роботи, може з'явитися зорове утоплення. Щоб уникнути цього неприємного моменту, при читанні або роботі за комп'ютером, відстань повинна становити не менше чверті метра. Таку дистанцію називають дистанцією ясного зору.

Перевага двох зорових органів

Наявність двох зорових органів істотно збільшує розміри поля сприйняття. Крім того, з'являється можливість розрізняти відстань, що відокремлює предмети від людини. Це відбувається тому, що на сітчастій оболонці обох очей відбувається різна побудова картинки. Так картинка, яка сприймається лівим оком, відповідає погляду на предмет з лівого боку. На другому оці картинка будується прямо протилежно. Залежно від наближеності предмета, можна оцінити різницю у сприйнятті. Така побудова зображення на сітківці ока дозволяє розрізняти об'єми навколишніх предметів.

Вконтакте

Неможливі фігури і двоїсті зображення не є чимось, що не може бути сприйнято буквально: вони виникають у нас у мозку. Оскільки процес сприйняття таких фігур слідує дивним нестандартним шляхом, спостерігач приходить до розуміння, що щось незвичайне відбувається в його голові. Для кращого розуміючи процесу, який ми називаємо "зором", корисно мати уявлення про те, як наші органи почуттів (очі та мозок) перетворять світлові подразники на корисну інформацію.

Око як оптичний пристрій

Око (див. рис. 1) працює подібно до фотокамери. Кришталик (lens) проектує перевернуте зменшене зображення із зовнішнього світу на сітківку (retina) – мережу фоточутливих клітин, розташованих навпроти зіниці (pupil), що займають більше половини площі внутрішньої поверхні очного яблука. Як оптичний інструмент, око довгий час був маленькою загадкою. У той час, як камера фокусується рухом кришталика ближче або далі від світлочутливого шару, його здатність до заломлення світла налаштовується під час акомодації (адаптації ока на певну відстань). Форма очної лінзи змінюється за допомогою миготливого м'яза (ciliary muscle). Коли м'яз стискається, кришталик стає круглішим, за допомогою чого сфокусоване зображення ближчих предметів надходить на сітківку. Діафрагма людського ока налаштовується як у фотоапараті. Зіниця управляє величиною розкриття кришталика, розширюючись або стискаючись за допомогою радіальних м'язів, що фарбують райдужну оболонку ока (iris) характерним для нього кольором. Коли наше око переміщає погляд у область, де він хоче сфокусуватися, фокусна відстань і розмір зіниці миттєво налаштовуються під необхідні умови " автоматично " .

Структура сітківки (рис. 2), фоточутливого шару всередині ока дуже складна. Оптичний нерв (разом із кровоносними судинами) відходить від задньої стінки ока. Тут немає фоточутливих клітин, і воно відоме під назвою «сліпа пляма». Нервові волокна розгалужуються і закінчуються клітинами трьох різних типів, які вловлюють світло, що надходить на них. Відростки, що йдуть з третього, самого внутрішнього шару клітин, містять молекули, які тимчасово змінюють свою структуру при обробці світла, що надійшло, і тим самим випромінюють електричний імпульс. Фоточутливі клітини називаються паличками (rods) та колбочками (cones) за формою їх відростків. Колбочки чутливі до кольору, тоді як палички – ні. З іншого боку фоточутливість паличок набагато вища, ніж у колб. Одне око містить близько ста мільйонів паличок та шести мільйонів колб, розподілених по сітківці нерівномірно. Точно навпроти зіниці лежить так звана жовта пляма (рис. 3), яка складається тільки з колб відносно щільної концентрації. Коли ми хочемо побачити щось у фокусі, ми маємо око так, щоб зображення падало на жовту пляму. Між клітинами сітківки багато взаємозв'язків, і електричні імпульси від ста мільйонів фоточутливих клітин відправляються мозку всього мільйона нервових волокон. Таким чином, око можна поверхово описати як фото-або телекамеру із завантаженою фоточутливою плівкою.

Від світлового імпульсу до інформації

Але як ми бачимо насправді? Донедавна це питання навряд чи було вирішене. Найкращою відповіддю на це питання було таке: у мозку є область, яка спеціалізується на зорі, в якій формується зображення, отримане з сітківки ока, у вигляді клітин мозку. Чим більше світла падає на клітину сітківки, тим з більшою інтенсивністю працює відповідна клітина мозку, тобто активність клітин мозку в нашому зоровому центрі залежить від розподілу світла, що потрапляє на сітківку. Коротше кажучи, процес починається із зображення на сітківці та закінчується відповідним зображенням на маленькому «екрані» із клітин мозку. Звичайно, це не пояснює зір, а просто зміщує проблему на більш глибокий рівень. Кому призначено бачити це внутрішнє зображення? Цю ситуацію добре ілюструє малюнок 5, взятий з роботи Декарта "Le traité de l"homme". У цьому випадку, всі нервові волокна закінчуються в якійсь залозі, яку Декарт представляв як місце душі, і саме вона бачить внутрішнє зображення. Але питання залишається: як "зір" працює насправді?

Ідея міні-спостерігача в мозку є не просто недостатньою для пояснення зору, але вона ще й ігнорує три види діяльності, які, очевидно, виконуються безпосередньо зорової системою. Наприклад, подивимося фігуру малюнку 4 (автор Kanizsa). Ми бачимо трикутник у трьох кругових сегментах за їх вирізами. Цей трикутник не був пред'явлений на сітківку, проте він є наслідком домислення нашої зорової системи! Також, майже неможливо дивитися на малюнок 6 не бачачи безперервних послідовностей кругових візерунків, що борються за нашу увагу, ніби ми безпосередньо відчуваємо внутрішню зорову діяльність. Багато хто виявляє, що їх зорова система приходить у повне замішання від фігури Далленбаха (Dallenbach) (рисунок 8), оскільки вони шукають способи інтерпретувати ці чорні та білі плями у вигляді якоїсь зрозумілої їм форми. Щоб позбавити вас мук, рисунок 10 пропонує інтерпретацію, яку ваша зорова система прийме раз і назавжди. На противагу попередньому малюнку, вам не складе ніяких труднощів реконструювати кілька штрихів туші на малюнку 7 у зображення двох людей, що розмовляють.

Наприклад, зовсім інший метод бачення ілюструють дослідження Вернера Рейхарта (Werner Reichardt) з Тюбінгена, який протягом 14 років вивчав систему зору та управління польотом кімнатної мухи. За ці дослідження він був удостоєний премії Heineken Prize у 1985 році. Подібно до багатьох інших комах муха має складові очі, що складаються з багатьох сотень окремих паличок, кожна з яких є окремим фоточутливим елементом. Система управління польотом мухи складається з п'яти незалежних підсистем, що працюють надзвичайно швидко (швидкість реакції приблизно в 10 разів швидше, ніж у людини) та ефективно. Наприклад, підсистема приземлення працює в такий спосіб. Коли область огляду мухи "вибухає" (від того, що поверхня виявляється близько), муха прямує до центру "вибуху". Якщо центр знаходиться над мухою, вона автоматично перевертається нагору ногами. Як тільки ноги мухи торкаються поверхні, підсистема приземлення відключається. При польоті муха витягує тільки два види інформації зі своєї області видимості: точку, в якій знаходиться пляма певного розміру, що рухається (яка повинна збігатися з розміром мухи на відстані 10 сантиметрів), а також напрямок і швидкість руху цієї плями по полю видимості. Обробка цих даних допомагає автоматично коригувати траєкторію польоту. Дуже малоймовірно, що муха має повну картину навколишнього світу. Вона не бачить ні поверхонь, ні об'єктів. Оброблені певним чином вхідні зорові дані передаються у рухову підсистему. Таким чином, вхідні зорові дані перетворюються не на внутрішнє зображення, а у форму, яка дозволяє мусі адекватно реагувати на її оточення. Те саме можна сказати і про таку нескінченно складнішу систему, як людина.

Є багато причин, чому вчені так довго утримувалися від вирішення фундаментального питання, як людина бачить. Виявилося, що потрібно було спочатку пояснити багато інших питань зору – складну структуру сітківки, кольорове бачення, контрастність, залишкові зображення тощо. Проте, всупереч очікуванням відкриття в цих областях, не здатні пролити світло на вирішення основної проблеми. Ще значнішою проблемою була відсутність будь-якої загальної концепції або схеми, в якій були б перераховані всі зорові явища. Про відносну обмеженість традиційних областей досліджень можна почерпнути у відмінному керівництві T.N. Comsweet на тему зорового сприйняття, складеного на основі його лекцій для студентів першого та другого семестрів. У передмові автор пише: "Я прагну описати фундаментальні аспекти, що лежать в основі величезного поля, яке ми недбало називаємо зоровим сприйняттям". Однак, вивчаючи зміст цієї книги, цими "фундаментальними темами" виявляються поглинання світла паличками та колбочками сітківки, кольоровий зір, способи, за допомогою яких сенсорні клітини можуть збільшувати або зменшувати межі взаємного впливу одна на одну, частоту електричних сигналів, що передаються через сенсорні клітини та і т.д. Сьогодні, дослідження в цій галузі йдуть абсолютно новими шляхами, що призводить до збиває з пантелику різноманітності в професійній пресі. І тільки фахівець може сформувати загальну картину нової науки Зірку, що розвивається". Була всього одна спроба об'єднати кілька нових ідей і результатів досліджень у манері доступною для непрофесіонала. І навіть тут питання "Що такий Зір?" і "Як ми бачимо?" не стали головними питаннями обговорення.

Від зображення до обробки даних

Девід Марр (David Marr) з Лабораторії штучного інтелекту при Массачусетському Технологічному Інституті першим спробував наблизитися до предмета з іншого боку у своїй книзі "Зір" (Vision), виданої вже після його смерті. У ній він прагнув розглянути основну проблему та запропонувати можливі шляхи її вирішення. Результати Марра звичайно не остаточні і до цього дня відкриті для досліджень з різних напрямків, але основною перевагою його книги є її логічність і послідовність висновків. У всякому разі, підхід Марра дає дуже корисну основу, на якій можна будувати дослідження неможливих об'єктів та двоїстих фігур. На наступних сторінках спробуємо простежити хід думок Марра.

Марр описав недоліки традиційної теорії зорового сприйняття так:

"Спроби зрозуміти зорове сприйняття, вивчаючи лише нейрони, подібно до спроби зрозуміти політ птиці, вивчаючи лише її пір'я. Це просто неможливо. Щоб зрозуміти політ птиці нам необхідно зрозуміти аеродинаміку, і тільки потім структура пір'я та різні форми пташиних крил будуть мати для нас яке- то значення ".У даному контексті Марр називає Дж. Дж. Гібсона (J. J. Gobson) першим, хто торкнувся важливих питань у цій галузі вивчення зору.На думку Марра, найважливіший внесок Гібсона полягав у тому, що "найважливіше в органах почуттів те, що вони є інформаційними каналами із зовнішнього світу до нашого сприйняття (...) Він поставив критично важливе питання – Як кожен з нас отримує однакові результати при сприйнятті в повсякденному житті в умовах, що постійно змінюються? Це дуже важливе питання, що показує, що Гібсон правильно розглядав проблему зорового сприйняття як відновлення з інформації, отриманої від сенсорів, "правильних" властивостей об'єктів зовнішнього світу." І таким чином ми досягли галузі обробки інформації.

Не повинно виникати питань, що Марр хотів ігнорувати інші пояснення феномена зору. Навпаки, він спеціально підкреслює, що зір може бути задовільно роз'яснено лише з погляду. Пояснення повинні бути знайдені для повсякденних подій, що узгоджуються з результатами експериментальної психології та всіма відкриттями в даній галузі, зробленими психологами та неврологами в галузі анатомії нервової системи. Що стосується обробки інформації, то вченим комп'ютерних наук хотілося б знати, як зорова система може бути запрограмована, які алгоритми найкраще підходять для цього завдання. Коротше як зір можна запрограмувати. Тільки всебічна теорія може бути сприйнято як задовільний пояснення процесу бачення.

Марр працював над цією проблемою з 1973 по 1980 рік. На жаль, він не зміг закінчити свою роботу, але зміг закласти міцний фундамент для подальших досліджень.

Від неврології до зорового механізму

Переконання, що багато функцій людини контролюються головним мозком, поділяють неврологи з початку XIX століття. Думки різнилися з питання, чи використовуються певні частини кори мозку для виконання окремих операцій чи кожної операції задіюється весь мозок цілком. Сьогодні знаменитий експеримент французького невролога П'єра Поля Брока (Pierre Paul Broca) спричинив загальне визнання теорії специфічного розташування. Брока лікував пацієнта, який не міг говорити 10 років, хоча з голосовими зв'язками він мав усе гаразд. Коли людина померла в 1861 році, розтин показав, що ліва частина його мозку була деформована. Брока припустив, що мова контролюється цією частиною кори головного мозку. Його теорія була підтверджена наступними обстеженнями пацієнтів із ушкодженнями головного мозку, що дозволило, зрештою, відзначити центри життєво важливих функцій людського мозку.

Століттям пізніше, у 1950-х роках, вчені Д.Х. Х'юбел (D.H. Hubel) та Т.М. Візель (T.N. Wiesel) провели експерименти в мозком живих мавп та кішок. У зоровому центрі кори головного мозку вони виявили нервові клітини, які особливо чутливі до горизонтальних, вертикальних та діагональних ліній у полі зору (рис. 9). Їхня складна техніка мікрохірургії була згодом прийнята до застосування іншими вченими.

Таким чином, кора головного мозку не просто містить у собі центри для виконання різних функції, але і всередині кожного центру, як, наприклад, у зоровому центрі, окремі нервові клітини активуються лише при надходженні дуже специфічних сигналів. Ці сигнали, що надходять із сітківки ока, корелюють із чітко визначеними ситуаціями зовнішнього світу. Сьогодні передбачається, що інформація про різні форми і просторове розташування об'єктів міститься в зоровій пам'яті, і інформація від активованих нервових клітин порівнюється з цією інформацією, що зберігається.

Ця теорія детекторів вплинула напрям у дослідженнях зорового сприйняття у середині 1960-х років. Тим самим шляхом пішли і вчені, пов'язані зі "штучним інтелектом". p align="justify"> Комп'ютерна симуляція процесу людського зору, також зване "машинний зір", розглядалася як одна з найбільш легко досяжних цілей у даних дослідженнях. Але все склалося інакше. Незабаром стало ясно, що фактично неможливо написати програми, які могли б розпізнавати зміни інтенсивності світла, тіні, структуру поверхні та безладні набори складних об'єктів у значущі образи. Понад те, таке розпізнавання образів зажадало необмежених обсягів пам'яті, оскільки зображення незліченної кількості об'єктів потрібно зберігати у пам'яті у численної варіацій розташування та ситуацій освітлення.

Будь-які подальші поступи в галузі розпізнавання образів в умовах реального світу не уявлялися можливими. Викликає сумнів надія, що будь-коли комп'ютер зможе симулювати людський мозок. У порівнянні з людським мозком, у якому кожна нервова клітина має близько 10 000 зв'язків з іншими нервовими клітинами, еквівалентне комп'ютерне співвідношення 1:1 чи виглядає адекватним!

Лекція Елізабет Уоррінгтон (Elizabeth Warrington)

У 1973 році Марр відвідав лекцію британського невролога Елізабет Воррінгтон. Вона зазначила, що велика кількість пацієнтів з парієтальними ушкодженнями правої частини мозку, яких вона оглянула, могли відмінно розпізнавати та описувати безліч об'єктів за умови, що ці об'єкти спостерігалися ними у їхньому звичайному вигляді. Наприклад, такі пацієнти без особливих зусиль ідентифікували відро побачивши збоку, але були здатні розпізнати те саме відро побачивши зверху. Насправді навіть коли їм казали, що вони дивляться на відро зверху, вони навідріз відмовлялися в це повірити! Ще більш дивною була поведінка пацієнтів із пошкодженнями лівої частини мозку. Такі пацієнти, зазвичай, що неспроможні розмовляти, отже, вербально що неспроможні назвати предмет, який вони дивляться, чи описати його призначення. Тим не менш, вони можуть показати, що вони правильно сприймають геометрію предмета, незалежно від кута огляду. Це спонукало Марра написати наступне: "Лекція Уоррінгтон підштовхнула мене до наступних висновків. По-перше, уявлення про форму об'єкта зберігається в якомусь іншому місці мозку, тому так сильно відрізняються уявлення про форму предмета та його призначення. По-друге, зір сам може надати внутрішній опис форми об'єкта, що спостерігається, навіть якщо цей об'єкт не розпізнається звичайним чином ... Елізабет Воррінгтон вказала на найбільш істотний факт людського зору - воно говорить про форму, простір і взаємне розташування об'єктів." Якщо це справді так, то вчені, які працюють у галузі зорового сприйняття та штучного інтелекту (зокрема й ті, хто працюють у галузі машинного зору) повинні будуть поміняти теорію детекторів з експериментів Х'юбела на новий набір тактик.

Теорія модулів

Другою стартовою точкою в дослідженнях Марра (після роботи знайомства з роботами Уоррінгтон) є припущення, що наша зорова система має модульну структуру. Висловлюючись комп'ютерною мовою, наша головна програма "Зір" охоплює широке коло підпрограм, кожна з яких є повністю незалежною від інших, і може працювати незалежно від інших підпрограм. Яскравим прикладом такої підпрограми (або модуля) є стереоскопічний зір, за допомогою якого глибина сприймається як результат обробки зображень, що надходять з обох очей, які є трохи відрізняються один від одного зображення. Насамперед вважалося, що щоб бачити у трьох вимірах, ми спочатку розпізнаємо зображення повністю, а потім вирішуємо, які об'єкти знаходяться ближче, а які далі. У 1960 році Бела Жулес (Bela Julesz), який був удостоєний премією Heineken у 1985 році, зміг продемонструвати, що просторове сприйняття двома очима відбувається виключно порівнянням невеликих відмінностей між двома зображеннями, отриманими із сітківок обох очей. Таким чином, можна відчути глибину навіть там, де немає і не передбачається жодних об'єктів. Для своїх експериментів Жулес придумав стереограми, що складаються з випадкових точок (див. рис. 11). Зображення, видиме правим оком, ідентичне зображення видимому лівим оком у всьому, крім квадратної центральної області, яка обрізана і трохи зміщена до одного краю і знову поєднана із заднім планом. Білий проміжок, що залишився, потім був заповнений випадковими точками. Якщо на два зображення (на яких не розпізнається ніякого об'єкта) подивитися крізь стереоскоп, квадрат, який раніше був вирізаний, виглядатиме над заднім планом. Такі стереограми містять просторові дані, що автоматично обробляються нашою зоровою системою. Таким чином, стереоскопія є автономним модулем зорової системи. Теорія модулів показала себе досить ефективною.

Від двомірного зображення із сітківки до тривимірної моделі

Зір – багатокроковий процес, який трансформує двомірні уявлення про зовнішній світ (зображення із сітківки) у корисну інформацію для спостерігача. Він починається з двомірного зображення, отриманого з сітківки ока, яке, ігноруючи поки що кольоровий зір, зберігає лише рівні інтенсивності світла. На першому кроці, за допомогою тільки одного модуля ці рівні інтенсивності перетворюються на зміни інтенсивності або, іншими словами, контури, які показують різкі зміни інтенсивності світла. Марр точно встановив, який алгоритм задіюється в даному випадку (описуваний математично, і, до речі, дуже складний), і як наше сприйняття та нервові клітини виконують цей алгоритм. Результат першого кроку Марр назвав "первинним ескізом", який пропонує коротку інформацію про зміни інтенсивності світла, їх взаємозв'язки та розподіл за зоровим полем (рис. 12). Це важливий крок, оскільки у видимому світі зміна інтенсивності часто пов'язані з природними контурами об'єктів. Другий крок підводить нас до того, що Марр назвав "2,5-мірний ескіз". 2,5-мірний ескіз відображає орієнтацію та глибину видимих поверхонь перед спостерігачем. Це зображення будується на основі даних не одного, а кількох модулів. Марр придумав дуже широке поняття "2,5-мірності", щоб підкреслити, що ми працюємо з просторовою інформацією, яка видима з точки зору спостерігача. Для 2,5-мірного ескізу характерні спотворення перспективи, і на даному етапі ще не може бути однозначно визначено дійсне просторове розташування об'єктів. Зображення 2,5-мірного ескізу, представленого тут (рис. 13), ілюструє кілька інформаційних ділянок під час обробки такого начерку. Однак у нашому мозку зображення такого виду не формується.

Досі зорова система працювала з використанням декількох модулів автономно, автоматично та незалежно від даних про зовнішній світ, збережених у мозку. Проте в ході заключної стадії процесу є можливість послатися на інформацію, що вже є. Цей останній етап обробки надає тривимірну модель - чіткий опис, незалежний від кута зору спостерігача і придатний для безпосереднього порівняння з інформацією, що зберігається в мозку.

Згідно з Марром, головну роль у побудові тривимірної моделі відіграють компоненти напрямних осей форм об'єктів. Ті, хто не знайомий з цією ідеєю, можуть вважати її неправдоподібною, але насправді є докази, що підтверджують цю гіпотезу. По-перше, безліч об'єктів навколишнього світу (зокрема, тварини та рослини) можуть бути цілком наочно зображені у вигляді трубкових (або дротяних) моделей. Справді, ми легко можемо розпізнати, що зображено на репродукції як компонентів напрямних осей (рис. 14).

По-друге, ця теорія пропонує можливе пояснення факту, що ми здатні візуально розібрати об'єкт на складові. Це відображено і в нашій мові, яка дає різні імена кожної частини об'єкта. Так, описуючи тіло людини, такі позначення як "тіло", "рука" та "палець" вказують на різні частини тіла згідно з їх компонентами осей (рис. 15).

По-третє, ця теорія узгоджується з нашою здатністю узагальнювати і водночас диференціювати форми. Ми узагальнюємо, групуючи разом об'єкти з одними й тими самими головними осями, і диференційуємо, аналізуючи дочірні осі подібно гілкам дерева. Марр запропонував алгоритми, з яких 2,5-мерная модель перетворюється на тривимірну. Цей процес також є в основному автономним. Марр зазначив, що розроблені ним алгоритми працюють лише у разі використання чистих осей. Наприклад, у разі застосування його до м'ятого аркуша паперу можливі осі буде дуже складно ідентифікувати, і алгоритм буде незастосовним.

Зв'язок між тривимірною моделлю та зоровими образами, що зберігаються в мозку, активується в процесі розпізнавання об'єкта.

Тут є велика прогалина у наших знаннях. Як ці зорові образи зберігаються у мозку? Як відбувається процес розпізнавання? Як порівняння між відомими зображеннями і щойно складеним тривимірним зображенням? Це останній пункт, якого встиг торкнутися Марр (мал. 16), але необхідно отримати величезну кількість наукових даних, щоб внести певність у цьому питанні.

Хоча ми самі не усвідомлюємо різні фази обробки зорової інформації, існує безліч наочних паралелей між фазами та різними способами, якими ми протягом часу передавали враження про простір на двовимірній поверхні.

Так пуантілісти підкреслюють безконтурне зображення сітківки ока, тоді як лінійчасті зображення відповідають стадії первинного начерку. Картини кубістів можна порівняти з обробкою зорових даних під час підготовки до побудови фінальної тривимірної моделі, хоча це, безсумнівно, і був наміром художника.

Людина та комп'ютер

У своєму комплексному підході до предмета Марр прагнув показати, що ми можемо зрозуміти процес зору без необхідності залучення знань, вже доступних мозку.

Таким чином, він відкрив нову дорогу дослідникам у сфері зорового сприйняття. Його ідеї можуть бути використані для прокладання більш ефективного шляху реалізації зорової машини. Коли Марр писав свою книгу, він, мабуть, знав про ті зусилля, які його читачам належить докласти, щоб слідувати за його ідеями та висновками. Це простежується по всій його роботі і явно видно у заключній главі " На захист підходу " . Це полемічне «обґрунтування» у розмірі 25 друкованих сторінок, на яких він використовує сприятливий момент для обґрунтування своїх цілей. У цьому розділі він веде розмову з уявним опонентом, який нападає на Марра з аргументами, подібними до наступних:

"Я все ще незадоволений описом цього взаємопов'язаного процесу і ідеєю того, що все багатство деталей, що залишилося, є лише описом. Це звучить якось занадто примітивно... Оскільки ми просуваємося все ближче до висловлювання, що мозок - це комп'ютер, повинен сказати я все більше і більше побоююся збереження значення людських цінностей".

Марр пропонує інтригуючу відповідь: "Твердження, що мозок – це комп'ютер, коректно, але вводить в оману. Мозок справді вузькоспеціалізований пристрій обробки інформації, або скоріше найбільший з них. Розгляд нашого мозку як пристрій обробки даних не принижує і не заперечує людські цінності. У будь-якому випадку, воно лише підтримує їх і може, зрештою, допомогти нам зрозуміти, чим з такої інформаційної точки зору є людські цінності, чому вони мають вибіркове значення, і як вони пов'язуються із соціальними та суспільними нормами, якими забезпечили нас наші гени. ".

Око – тіло у вигляді кулястої сфери. Він досягає діаметра 25 мм і ваги 8 г, є зоровим аналізатором. Фіксує побачене і передає зображення на , потім нервовими імпульсами в мозок.

Прилад оптичної зорової системи - людське око вміє сам налаштовуватися, залежно від світла, що надходить. Він здатний побачити віддалені предмети і близько.

Сітківка має дуже складну будову

Очне яблуко є три оболонки. Зовнішня – непрозора сполучна тканина, яка підтримує форму ока. Друга оболонка - судинна, містить велику мережу судин, яка живить очне яблуко.

За кольором вона чорна, поглинає світло, не даючи розсіюватися. Третя оболонка – кольорова, від її забарвлення залежить колір очей. У центрі є зіниця, яка регулює потік променів і змінюється в діаметрі, залежить від інтенсивності освітлення.

Оптична система ока складається з , склоподібного тіла. Кришталик може приймати розміри маленької кульки та розтягуватися до великих розмірів, змінюючи фокус відстані. Він здатний змінювати свою кривизну.

Очне дно покриває сітківка, що має товщину до 0,2 мм. Вона складається з шаруватої нервової системи. Сітківка має велику зорову частину – фоторецепторні клітини та сліпу передню частину.

Зорові рецептори сітківки – палички та колбочки. Ця частина складається з десяти шарів і піддається розгляду тільки під мікроскопом.

Як формується зображення на сітківці

Коли промені світла проходять кришталик, переміщаючись через склоподібне тіло, вони потрапляють на сітківку, що знаходиться на поверхні очного дна. Навпроти зіниці на сітківці є жовта пляма - це центральна частина, зображення на ньому найчіткіше.

Решта – це периферична. Центральна частина дозволяє чітко розглядати предмети до найдрібніших деталей. З допомогою периферичного зору людина здатна бачити дуже чітку картинку, але орієнтуватися у просторі.

Сприйняття картинки відбувається з проекцією зображення на сітківку ока. Фоторецептори збуджуються. Ця інформація надсилається в мозок і обробляється в зорових центрах. Сітківка кожного ока передає через нервові імпульси свою половину зображення.

Завдяки цьому та зорової пам'яті виникає загальний зоровий образ. На сітківці відображається зображення у зменшеному вигляді, перевернутій. А перед очима вона бачиться пряма та в натуральних розмірах.

Зниження зору при пошкодженнях сітківки

Пошкодження сітківки веде до зниження зору. Якщо пошкоджена центральна її частина, може призвести до повної втрати зору. Про порушення периферичного зору людина тривалий час може здогадуватися.

Пошкодження виявляється під час перевірки саме периферичного зору. При ураженні великої ділянки цієї частини сітківки відбувається:

дефект зору як випадання окремих фрагментів;
зниження орієнтації при поганому освітленні;
зміна сприйняття кольорів.

Зображення предметів на сітківці ока, контроль зображення мозком

Якщо світловий потік фокусується перед сітківкою, а чи не в центрі, це дефект зору називається короткозорістю. Короткозора людина погано бачить вдалину і добре бачить поблизу. Коли світлові промені фокусуються за сітківкою, це називається далекозорістю.

Людина навпаки погано бачить близько і добре розрізняє предмети вдалині. Через деякий час, якщо око не бачить зображення предмета, воно зникає із сітківки. Образ, що запам'ятався візуально, зберігається у свідомості людини протягом 0,1 сек. Ця властивість називається інерцією зору.

Як зображення контролюється мозком

Ще вчений Йоган Кеплер зрозумів, що зображення, що проектується, перевернуте. А інший вчений – француз Рене Декарт провів досвід та підтвердив цей висновок. Він із бичачого ока прибрав задній непрозорий шар.

Вставив око в отвір у склі та побачив на стінці очного дна картинку за вікном у перевернутому вигляді. Таким чином, твердження, що всі зображення, що подають на сітківку ока мають перевернутий вигляд, було доведено.

А те, що бачимо зображення непереверненими, є заслугою мозку. Саме мозок коригує безперервно зоровий процес. Це теж доведено науковим та досвідченим шляхом. Психолог Дж. Стреттон в 1896 вирішив поставити експеримент.

Він використовував окуляри, завдяки яким на сітківці очі всі предмети мали прямий вигляд, а не перевернутий. Тоді, як сам Стреттон бачив собі перевернуті картинки. У нього почалося неузгодженість явищ: бачення очима та відчуття інших почуттів. З'явилися ознаки морської хвороби, його нудило, відчувався дискомфорт та дисбаланс в організмі. Тривало це три дні.

На четвертий день йому стало краще. На п'ятий – він почував себе чудово, як і до початку експерименту. Тобто мозок пристосувався до змін і привів все до ладу через деякий час.

Варто йому було зняти окуляри, як усе знову встало з ніг на голову. Але в цьому випадку мозок швидше впорався із завданням, вже через півтори години все відновилося, і картинка стала нормальною. Такий же досвід проводили з мавпою, але вона не витримала експерименту, впала ніби в коматозний стан.

Особливості зору

Ще одна особливість зору – акомодація, це здатність очей пристосовуватись бачити як на близькій відстані, так і на далекій. На кришталику є м'язи, які можуть змінювати кривизну поверхні.

При погляді на предмети, розташовані на дальній відстані, кривизна поверхні невелика і розслаблені м'язи. При розгляді предметів на близькій відстані м'язи приводять кришталик у стислий стан, кривизна збільшується, отже, і оптична сила теж.

Але на дуже близькій відстані напруга м'язів стає найвищою, може деформуватися, очі швидко втомлюються. Тому гранична відстань для читання та виконання письма становить 25 см до предмета.

На сітківках лівого та правого ока одержувані зображення відрізняються один від одного, тому, що кожне око окремо бачить предмет зі свого боку. Чим ближче предмет, що розглядається, тим відмінності яскравіші.

Очі бачать предмети об'ємно, а чи не в площині. Ця особливість називається стереоскопічним зором. Якщо довго розглядати якийсь малюнок чи предмет, то перемістивши очі на чистий простір, можна побачити контур на мить цього предмета чи малюнка.

Факти про зір

Цікаві факти про зір людини та тварин:

Зелені очі мають лише 2% населення земної кулі.
Різні очі за кольором бувають у 1% від населення.
Червоні очі бувають у альбіносів.
Кут огляду людини від 160 до 210°.
У кішок очі повертаються до 185 °.
У коні огляд очей становить 350 °.
Гриф бачить дрібні гризуни з висоти 5 км.
Бабка має унікальний зоровий орган, який складається з 30 тис. окремих вічок. Кожне вічко бачить окремий фрагмент, і мозок поєднує все у велику картинку. Такий зір називається фасетковим. Бабка бачить за секунду 300 зображень.
У страуса об'єм ока більший, ніж об'єм мозку.
Око великого кита важить 1 кг.
Крокодили, коли їдять м'ясо плачуть, звільняючись від зайвої солі.
Є серед скорпіонів види, що мають до 12 очей, деякі павуки мають 8 очей.
Червоний колір не розрізняють собак, кішок.
Бджола теж не бачить червоного кольору, але розрізняє інші, добре відчуває ультрафіолетове випромінювання.
Поширена думка, що корови та бики реагують на червоний колір – хибна. На коридах бики звертають увагу не на червоний колір, а на рух ганчірки, оскільки вони ще короткозорі.

Очний орган складний за структурою та функціональністю. Кожна складова його частина індивідуальна і неповторна, у тому числі сітківка. Від роботи кожного відділу окремо та разом узятих, залежить правильне та чітке сприйняття зображення, гострота зору та бачення світу у кольорах та фарбах.

Про короткозорість та методи її лікування - у відеосюжеті: