Nägemine on enamiku elusorganismide jaoks ülioluline. See aitab õigesti navigeerida ja keskkonnas reageerida. Just silmad edastavad umbes 90 protsenti teabest ajju. Kuid erinevate elumaailma esindajate silmade struktuur ja paigutus on erinev.

Mis on visioon

On olemas järgmist tüüpi nägemist:

• panoraam (monokulaarne);
• stereoskoopiline (binokulaarne).

Kui ümbritsevat maailma tajutakse reeglina ühe silmaga. See on tüüpiline peamiselt lindudele ja rohusööjatele. See funktsioon võimaldab eelseisvat ohtu õigeaegselt märgata ja sellele reageerida.

Stereoskoopiline nägemine on halvem kui panoraamnägemine, mille nähtavus on väiksem. Kuid sellel on ka mitmeid eeliseid, millest üks on kolmemõõtmeline pilt.

stereoskoopiline nägemine

Stereoskoopiline nägemine on võime näha maailma kahe silmaga. Teisisõnu koosneb üldpilt mõlemast silmast korraga ajju sisenevate kujutiste ühinemisest.

Seda tüüpi nägemise abil on võimalik õigesti hinnata mitte ainult kaugust nähtava objektini, vaid ka selle ligikaudset suurust ja kuju.

Lisaks on stereoskoopilisel nägemisel veel üks oluline eelis – võime näha läbi objektide. Seega, kui asetada näiteks täitesulepea oma silmade ette vertikaalasendisse ja vaadata vaheldumisi kummagi silmaga, siis suletakse nii esimesel kui ka teisel juhul teatud ala. Aga kui sa vaatad kahe silmaga korraga, siis pliiats lakkab olemast takistus. Kuid see võime "objektide kaudu vaadata" kaotab oma jõu, kui sellise objekti laius on suurem kui silmade vaheline kaugus.

Seda tüüpi nägemuse eripära maakera erinevatel esindajatel on esitatud allpool.

Omadused putukatel

Nende nägemisel on ainulaadne putukalaadne välimus, mis meenutab mosaiiki (näiteks herilase silmad). Veelgi enam, nende mosaiikide (tahkude) arv selle elava maailma esindaja erinevatel esindajatel on erinev ja jääb vahemikku 6 kuni 30 000. Iga tahk tajub ainult osa teabest, kuid kokkuvõttes annavad nad tervikliku pildi ümbritsevast maailmast.

Ja putukad tajuvad värve erinevalt kui inimesed. Näiteks punast lille, mida inimene näeb, tajuvad herilase silmad mustana.

Linnud

Lindude stereoskoopiline nägemine on pigem erand kui reegel. Fakt on see, et enamikul lindudel asuvad silmad külgedel, mis tagab laiema vaatenurga.

Seda tüüpi nägemine on omane peamiselt röövlindudele. See aitab neil õigesti arvutada kaugust liikuvast saagist.

Kuid nähtavus lindudel on palju väiksem kui näiteks inimestel. Kui inimene näeb 150 ° nurga all, siis linnud on ainult 10 ° (varblased ja härglinnud) kuni 60 ° (öökullid ja öökullid).

Kuid ärge kiirustage, väites, et elusmaailma sulelised esindajad on ilma jäetud võimalusest täielikult näha. Üldse mitte. Fakt on see, et neil on muid ainulaadseid omadusi.

Näiteks öökullidel on silmad nokale lähemal. Sel juhul, nagu juba märgitud, on nende vaatenurk ainult 60 °. Seetõttu näevad öökullid ainult seda, mis on otse nende ees, mitte aga olukorda küljele ja taha. Neil lindudel on veel üks eripära - nende silmad on liikumatud. Kuid samal ajal on nad varustatud veel ühe ainulaadse võimega. Tänu oma struktuurile suudavad nad pead 270° pöörata.

Kala

Nagu teate, paiknevad enamikul kalaliikidel silmad mõlemal pool pead. Neil on monokulaarne nägemine. Erandiks on röövkalad, eriti vasarhaid. Aastasadu on inimesi huvitanud küsimus, miks sellel kalal on selline peakuju. Võimaliku lahenduse leidsid Ameerika teadlased. Nad esitasid versiooni, et vasarapea kala näeb kolmemõõtmelist pilti, s.t. Tal on stereoskoopiline nägemine.

Oma teooria kinnitamiseks viisid teadlased läbi katse. Selleks paigutati mitmele hailiigile pähe andurid, mille abil mõõdeti aktiivsusaktiivsust ereda valguse käes. Seejärel paigutati katsealused akvaariumi. Selle kogemuse tulemusena sai teatavaks, et vasarakala on varustatud stereoskoopilise nägemisega. Pealegi on objekti kauguse määramise täpsus seda täpsem, mida suurem on selle hailiigi silmade vaheline kaugus.

Lisaks sai teatavaks, et vasarakala silmad pöörlevad, mis võimaldab tal keskkonda täielikult näha. See annab talle teiste kiskjate ees märkimisväärse eelise.

Loomad

Loomadel on olenevalt liigist ja elupaigast nii monokulaarne kui ka stereoskoopiline nägemine. Näiteks avamaal elavad taimtoidulised peavad oma elu säilitamiseks ja lähenevatele ohtudele kiiresti reageerimiseks nägema enda ümber võimalikult palju ruumi. Seetõttu on neil monokulaarne nägemine.

Loomade stereoskoopiline nägemine on iseloomulik kiskjatele ning metsade ja džunglite elanikele. Esiteks aitab see õigesti arvutada kaugust ohvrini. Teine selline nägemus võimaldab teil paremini keskenduda oma silmadele paljude takistuste vahel.

Nii näiteks aitab seda tüüpi nägemine huntidel saaki pikaajalisel tagaajamisel. Kassid – välgurünnakuga. Muide, just kassidel ulatub tänu paralleelsetele visuaalsetele telgedele vaatenurk 120 °-ni. Kuid mõnel koeratõul on arenenud nii monokulaarne kui ka stereoskoopiline nägemine. Nende silmad asuvad külgedel. Seetõttu kasutavad nad objekti suure vahemaa tagant vaatamiseks eesmist stereoskoopilist nägemist. Ja lähedal asuvate objektide vaatamiseks on koerad sunnitud pead pöörama.

Puulatvade asukaid (primaadid, oravad jt) aitab toidu otsimisel ja hüppetrajektoori arvutamisel stereoskoopiline nägemine.

Inimesed

Stereoskoopiline nägemine inimestel ei ole sünnist saadik välja kujunenud. Sündides ei saa imikud keskenduda konkreetsele objektile. nad hakkavad moodustuma alles 2 kuu vanuselt. Kuid täielikult hakkavad lapsed ruumis õigesti orienteeruma alles siis, kui nad hakkavad roomama ja kõndima.

Vaatamata näilisele identiteedile on inimeste silmad erinevad. Üks on juht, teine ​​on järgija. Tunnustuse saamiseks piisab katse läbiviimisest. Asetage väikese auguga leht umbes 30 cm kaugusele ja vaadake läbi selle kaugel asuvat objekti. Seejärel tehke vaheldumisi sama, kattes kas vasaku või parema silma. Pea asend peab jääma muutumatuks. Silm, mille jaoks pilt ei muuda asukohta, on juht. See määratlus on oluline fotograafide, videograafide, jahimeeste ja mõne muu elukutse jaoks.

Binokulaarse nägemise roll inimese jaoks

Seda tüüpi nägemus tekkis inimestel, nagu ka mõnel teisel elava maailma esindajal, evolutsiooni tulemusena.

Muidugi ei pea tänapäeva inimesed saaki jahtima. Kuid samal ajal mängib stereoskoopiline nägemine nende elus olulist rolli. See on eriti oluline sportlastele. Nii et ilma distantsi täpse arvutamiseta laskesuusatajad sihtmärki ei taba ja võimlejad ei saa tasakaalukiiri teha.

Seda tüüpi nägemine on väga oluline elukutsete jaoks, mis nõuavad kohest reaktsiooni (autojuhid, jahimehed, piloodid).

Ja igapäevaelus on stereoskoopiline nägemine asendamatu. Näiteks on ühe silmaga nähes üsna raske niiti nõelasilma pista. Osaline nägemise kaotus on inimesele väga ohtlik. Ainult ühe silmaga nähes ei saa ta ruumis õigesti navigeerida. Ja mitmetahuline maailm muutub tasaseks pildiks.

Ilmselgelt on stereoskoopiline nägemine evolutsiooni tulemus. Ja see antakse vaid vähestele väljavalitutele.

30-09-2011, 10:29

Kirjeldus

Corpus Callosum on võimas müeliinitud kiudude kimp, mis ühendab kahte ajupoolkera. Stereoskoopiline nägemine (stereopsis) on võime tajuda ruumi sügavust ja hinnata objektide kaugust silmadest. Need kaks asja ei ole üksteisega eriti tihedalt seotud, kuid on teada, et väike osa corpus callosumi kiududest mängib stereopsises siiski mingit rolli. Mõlemad teemad osutus mugavaks koondada ühte peatükki, kuna nende käsitlemisel tuleb arvestada ühe ja sama visuaalse süsteemi struktuuri tunnusega, nimelt sellega, et on nii ristumata kui ka läbimata. nägemisnärvi kiud kiasmis.

corpus callosum

Corpus callosum (ladina keeles corpus callosum) on kogu närvisüsteemi suurim närvikiudude kimp. Ligikaudse hinnangu kohaselt on selles umbes 200 miljonit aksonit. Tõenäoliselt on kiudude tegelik arv veelgi suurem, kuna antud hinnang põhineb tavapärasel valgusmikroskoopial, mitte elektronmikroskoopial.

See arv on võrreldamatu kiudude arvuga igas nägemisnärvis (1,5 miljonit) ja kuulmisnärvis (32 000). Mõjukeha ristlõikepindala on umbes 700 mm ruut, samas kui nägemisnärvi ristlõige ei ületa paari ruutmillimeetrit. Mõjukeha koos õhukese kiudude kimbuga nn eesmine komissuuri, ühendab kahte ajupoolkera (joonis 98 ja 99).

Tähtaeg kommissuuri tähendab kiudude kogumit, mis ühendab kahte homoloogset närvistruktuuri, mis paiknevad aju või seljaaju vasakus ja paremas pooles. Mõjukeha nimetatakse mõnikord ka aju suuremaks komissiooniks.

Umbes 1950. aastani oli kollakeha roll täiesti tundmatu. Harvadel juhtudel esineb kaasasündinud puudumine ( aplaasia) corpus callosum. Seda moodustist saab osaliselt või täielikult lõigata ka neurokirurgilise operatsiooni käigus, mida tehakse tahtlikult - mõnel juhul epilepsia ravis (et ühes ajupoolkeras tekkiv konvulsioonne voolus ei saaks levida teise poolkera), muudel juhtudel selleks, et jõuda ülevalt sügavalt paiknevasse kasvajasse (kui kasvaja asub näiteks hüpofüüsis). Neuropatoloogide ja psühhiaatrite tähelepanekute kohaselt pärast selliseid operatsioone psüühikahäireid ei teki. Keegi on isegi väitnud (kuigi vaevalt tõsiselt), et kehakeha ainus ülesanne on hoida koos kahte ajupoolkera. Kuni 1950. aastateni oli sidekeste leviku üksikasjadest vähe teada. Oli ilmselge, et kõhrekeha ühendas kahte poolkera ning üsna jämedate neurofüsioloogiliste meetoditega saadud andmete põhjal arvati, et striataalses ajukoores ühendavad kooriku kiud kahe poolkera täpselt sümmeetrilisi piirkondi.

1955. aastal Ronald Myers, Chicago ülikooli psühholoogi Roger Sperry kraadiõppur, viis läbi esimese katse, mis paljastas selle tohutu kiulise trakti mõned funktsioonid. Myers treenis kasse, mis olid paigutatud kahe kõrvuti asetatud ekraaniga kasti, millele sai projitseerida erinevaid pilte, näiteks ühel ekraanil ring ja teisel ruut. Kassi õpetati panema oma nina ekraanile ringi kujutisega ja ignoreerima teist - ruudu kujutisega. Õigeid vastuseid tugevdati toiduga ning ekslike vastuste eest karistati kasse kergelt – pandi sisse vali kelluke ja kassi ei tõmmatud ebaviisakalt, vaid otsustavalt ekraanilt eemale. Selle meetodi abil saab kassi mitme tuhande kordusega viia figuuride usaldusväärse eristamise tasemele. (Kassid õpivad aeglaselt; näiteks tuvid vajavad sarnases ülesandes õppimiseks mitukümmend kuni mitusada kordust ja üldjuhul saab inimest kohe õpetada, andes talle suulisi juhiseid. See erinevus tundub kuidagi kummaline – kassil on ju mitu korda suurem aju kui tuvil.)

Pole midagi üllatavat selles, et Myersi kassid õppisid seda probleemi sama hästi lahendama, kui looma üks silm oli maskiga kaetud. Samuti pole üllatav, et kui sellises ülesandes nagu kolmnurga või ruudu valimine viidi läbi ainult ühe silmaga lahti - vasak, ja kontrollimisel suleti vasak silm ja avati parem silm, siis täpsus diskrimineerimine jäi samaks. See ei üllata meid, sest me ise saame sarnase probleemi hõlpsalt lahendada. Selliste probleemide lahendamise lihtsus on visuaalse süsteemi anatoomiat arvestades mõistetav. Iga poolkera saab sisendi mõlemalt silmalt. Nagu artiklis ütlesime, on enamikul väljal 17 olevatest lahtritest sisendid mõlemast silmast. Myers lõi huvitavama olukorra, tehes chiasma pikisuunalise läbilõike keskjoonel. Nii lõikas ta läbi ristuvad kiud ja jättis mitteristuvad kiud terveks (see operatsioon nõuab kirurgilt teatud oskusi). Sellise läbilõike tulemusena osutus looma vasak silm ühendatud ainult vasaku poolkeraga ja parem silm - ainult paremaga.

Katse idee oli treenida kassi vasaku silma abil ja "eksamil" suunata stiimul paremale silmale. Kui kass suudab probleemi õigesti lahendada, tähendab see, et vajalik teave edastatakse vasakust poolkerast paremale mööda ainsat teadaolevat teed - läbi corpus callosumi. Nii lõikas Myers kiasmi pikisuunas, treenis kassi ühe silmaga lahti ja tegi seejärel testi, avades teise silma ja sulgedes esimese. Nendel tingimustel lahendasid kassid probleemi ikkagi edukalt. Lõpuks kordas Myers katset loomadega, mille puhul oli eelnevalt lõigatud nii kiasm kui ka nöörkeha. Seekord kassid probleemi ei lahendanud. Seega tegi Myers empiiriliselt kindlaks, et corpus callosum tõepoolest täidab mingit funktsiooni (kuigi vaevalt võiks arvata, et see eksisteerib ainult selleks, et üksikud inimesed või loomad, kellel on läbilõikeline optiline kiasm, saaksid pärast teise kasutamise õppimist ühe silmaga teatud ülesandeid täita).

Mõjukeha füsioloogia uurimine

Üks esimesi neurofüsioloogilisi uuringuid selles valdkonnas viidi läbi paar aastat pärast Myersi katseid D. Witteridge'i poolt, kes töötas tollal Edinburghis. Whitteridge põhjendas, et närvikiudude kimpude olemasolul, mis ühendavad homoloogseid peegelsümmeetrilisi väljade 17 lõike, ei ole mingit mõtet. Tõepoolest, vasakpoolses ajupoolkera närvirakk ei ole seotud mõne punktiga nägemisvälja paremas pooles. ühendatud parema poolkera rakuga, mis on seotud nägemisvälja vasaku poole sümmeetrilise lõiguga. Oma oletuste kontrollimiseks lõikas Whitteridge läbi optilise trakti aju paremal küljel kiasmi taga ja blokeeris sellega sisendsignaalide sisenemise paremasse kuklasagarasse; kuid see muidugi ei välistanud signaalide edastamist sinna vasakust kuklasagarast läbi corpus callosumi (joon. 100).

Seejärel hakkas Whitteridge valgusstiimulit sisse lülitama ja metallelektroodiga ajukoore pinnalt elektrilist aktiivsust registreerima. Ta sai oma kogemuse põhjal vastuseid, kuid need ilmusid ainult välja 17 sisepiiril, st piirkonnas, mis saab sisendsignaale pikalt kitsalt vertikaalselt ribalt vaatevälja keskel: kui seda stimuleeriti väikeste täppidega. tuli, vastused ilmusid ainult siis, kui tuli vilkus vertikaalsel keskjoonel või selle lähedal. Kui vastaspoolkera ajukoor jahutati, surudes seeläbi ajutiselt alla selle funktsiooni, siis reaktsioonid peatusid; selleni viis ka kollakeha jahtumine. Siis selgus, et corpus callosum ei saa ühendada kogu vasaku ajupoolkera välja 17 kogu parema ajupoolkera väljaga 17, vaid ühendab ainult nende väljade väikeseid alasid, kus on vertikaalse joone projektsioonid keskel. vaateväli.

Sarnast tulemust võib eeldada mitmete anatoomiliste andmete põhjal. Ainult üks välja 17 lõik, väga lähedal väljaga 18 piirile, saadab aksoneid läbi corpus callosumi teise poolkera ja enamik neist näib lõppevat väljaga 18 väljaga 17 piiri lähedal. Kui eeldame, et sisendid NKT-st pärinev ajukoor vastab täpselt nägemisvälja kontralateraalsetele osadele (nimelt vasak poolkera kuvatakse parema poolkera ajukoores ja parem - vasaku ajukoores), siis on ühenduste olemasolu poolkerad läbi corpus callosumi peaksid lõpuks viima selleni, et iga poolkera saab signaale aladelt, mis on veidi suuremad kui pool vaateväljast. Teisisõnu, tänu corpus callosumi kaudu ühendustele tekib kahe poolkera projitseeritud poolväljade kattumine. See on täpselt see, mida me leidsime. Mõlema poolkera väljade 17 ja 18 piiril asuvasse kortikaalsesse piirkonda sisestatud kahe elektroodi abil suutsime sageli registreerida rakkude aktiivsust, mille vastuvõtlikud väljad kattusid üksteisega mitme nurgakraadi võrra.

T. Wiesel ja mina tegime peagi mikroelektroodide juhtmed otse kehakeha sellest tsoonist (selle kõige tagumises osas), kus on nägemissüsteemiga seotud kiud. Leidsime, et peaaegu kõik kiud, mida saime visuaalsete stiimulite abil aktiveerida, reageerisid täpselt samamoodi nagu tavalised välja 17 neuronid, st neil olid nii lihtsate kui ka keerukate rakkude omadused, mis on stiimuli orientatsiooni suhtes selektiivselt tundlikud ja reageerivad tavaliselt stiimulile. stimuleerida mõlemat silma. Kõigil neil juhtudel asusid vastuvõtlikud väljad fikseerimispunkti all või kohal (või selle tasemel) keskmise vertikaali lähedal, nagu on näidatud joonisel fig. 101.

Vahest elegantseim neurofüsioloogiline demonstratsioon mõhnkeha rollist oli Pisa päritolu J. Berlucchi ja J. Rizzolatti 1968. aastal ette kantud teos. Lõigates optilist kiasmi piki keskjoont, registreerisid nad vastused väljal 17 väljaga 18 piiri lähedal, otsides neid rakke, mida saaks binokulaarselt aktiveerida. On selge, et iga binokulaarne rakk selles piirkonnas paremal poolkeral peab saama sisendsignaale nii otse paremast silmast (LNT kaudu) kui ka vasakust silmast ja vasakust ajupoolkerast läbi corpus callosumi. Nagu selgus, püüdis iga binokulaarse raku vastuvõtuväli võrkkesta keskmise vertikaali ja see osa sellest, mis kuulub nägemisvälja vasakusse poole, edastas teavet paremast silmast ja sellest, mis läheb paremasse silma. pool - vasakust silmast. Leiti, et teised selles katses uuritud rakuomadused, sealhulgas orientatsiooniline selektiivsus, on identsed (joonis 102).

Saadud tulemused näitasid selgelt, et corpus callosum ühendab rakke üksteisega nii, et nende vastuvõtuväljad võivad minna keskmisest vertikaalist nii paremale kui ka vasakule. Seega kleepub see justkui kokku ümbritseva maailma pildi kaks poolt. Et seda paremini ette kujutada, oletame, et algselt moodustati meie ajukoor tervikuna, mitte jagatud kaheks poolkeraks. Sel juhul oleks väli 17 ühe pideva kihi kujul, millele kaardistatakse kogu visuaalne väli. Siis peaks naaberrakkudel selliste omaduste realiseerimiseks nagu näiteks liikumistundlikkus ja orientatsiooniline selektiivsus loomulikult olema kompleksne vastastikuste seoste süsteem. Kujutage nüüd ette, et "konstruktor" (olgu see siis jumal või, ütleme, looduslik valik) otsustas, et seda pole võimalik niimoodi jätta - nüüdsest peaksid pooled rakkudest moodustama ühe poolkera ja teine ​​pool - teine ​​poolkera.

Mida tuleb siis teha kogu rakkudevaheliste ühenduste rohkusega, kui kaks rakukomplekti peavad nüüd üksteisest eemalduma?

Ilmselt saab neid ühendusi lihtsalt venitada, moodustades neist osa korpusest. Signaalide edastamise viivituse kõrvaldamiseks nii pikal teel (inimesel umbes 12-15 sentimeetrit) on vaja edastuskiirust suurendada, varustades kiud müeliinkestaga. Muidugi, tegelikult ei juhtunud evolutsiooni käigus midagi sellist; ammu enne ajukoore tekkimist oli ajus juba kaks eraldiseisvat poolkera.

Berlucca ja Rizzolatti eksperiment andis minu arvates ühe silmatorkavama kinnituse närviühenduste hämmastavale spetsiifilisusele. Joonisel fig. 108 (elektroodi otsa lähedal) ja ilmselt miljon muud sarnast läbi corpus callosumiga ühendatud rakku omandavad orientatsiooniselektiivsuse nii kohalike ühenduste kaudu naaberrakkudega kui ka sidekeha kaudu teisest poolkerast rakkudest, millel on selline sama orientatsioonitundlikkus ja sarnane retseptiivsete väljade paigutus (see kehtib ka rakkude muude omaduste kohta, nagu suunaspetsiifilisus, võime reageerida joonte otstele, aga ka keerukus).

Kõik nägemiskoore rakud, millel on sidekehad, peavad saama sisendi teise poolkera rakkudelt, millel on täpselt samad omadused. Teame palju fakte, mis viitavad ühendite selektiivsusele närvisüsteemis, kuid minu arvates on see näide kõige rabavam ja veenvam.

Eespool käsitletud aksonid visuaalse ajukoore rakud moodustavad vaid väikese osa kõigist nn corpus callosumi kiududest. Somatosensoorses ajukoores viidi läbi katsed, kasutades aksonite transporti, sarnaselt eelmistes peatükkides kirjeldatule radioaktiivse aminohappe süstimisega silma. Nende tulemused näitavad, et corpus callosum seob sarnaselt neid ajukoore piirkondi, mida aktiveerivad keha keskjoone lähedal paiknevad naha- ja liigeseretseptorid tüvel ja peas, kuid ei seo jäsemete kortikaalseid projektsioone.

Iga ajukoore piirkond on ühendatud mitme või isegi mitme teise sama poolkera ajukoore piirkonnaga. Näiteks on esmane visuaalne ajukoor ühendatud piirkonnaga 18 (nägemispiirkond 2), mediaalse ajalise piirkonnaga (MT-ala), nägemispiirkonnaga 4 ja veel ühe või kahe piirkonnaga. Paljudel ajukoore piirkondadel on ka sidekeha mitme teise poolkera piirkonnaga, mõnel juhul ka eesmise kommissuuri kaudu.

Seetõttu võime neid kaaluda komissarlikühendused lihtsalt kortikokortikaalsete ühenduste eriliigina. On lihtne mõista, et seda tõendab nii lihtne näide: kui ma ütlen teile, et mu vasak käsi tunneb külma või et ma nägin midagi vasakul, siis ma sõnastan sõnu kasutades oma ajukoore kõnetsoone, mis asuvad vasakul poolkeral (öeldi , võib-olla olla, ja mitte täiesti tõsi, kuna olen vasakukäeline); informatsioon, mis tuleb nägemisvälja vasakust poolest või vasakust käest, edastatakse minu paremasse poolkera; siis tuleb vastavad signaalid läbi corpus corpusum’i edastada teise poolkera kõnekooresse, et saaksin oma aistingute kohta midagi öelda. 1960. aastate alguses alustatud tööde seerias näitasid R. Sperry (praegu California Tehnoloogiainstituudis töötav) ja tema kolleegid, et isik, kellel on kärbilõike (epilepsia raviks), kaotab võime neist rääkida. sündmused, mille kohta teave jõuab paremasse ajupoolkera. Selliste subjektidega töötamisest on saanud väärtuslik uue teabe allikas ajukoore erinevate funktsioonide, sealhulgas mõtlemise ja teadvuse kohta. Esimesed artiklid selle kohta ilmusid ajakirjas Brain; need on äärmiselt huvitavad ja igaüks, kes on lugenud tõelist raamatut, saab neist hõlpsasti aru.

stereoskoopiline nägemine

Kahe võrkkesta kujutise võrdlusel põhinev kauguse hindamise mehhanism on nii usaldusväärne, et paljud inimesed (kui nad ei ole psühholoogid ja nägemisfüsioloogid) pole selle olemasolust isegi teadlikud. Selle mehhanismi tähtsuse mõistmiseks proovige sõita autoga või jalgrattaga, mängida tennist või suusatada paar minutit ühe silmaga kinni. Stereoskoobid on moest läinud ja neid leiab vaid antiigipoodidest. Enamik lugejaid on aga vaadanud stereoskoopilisi filme (kus vaataja peab kandma spetsiaalseid prille). Nii stereoskoobi kui ka stereoskoopiliste prillide tööpõhimõte põhineb stereopsismehhanismi kasutamisel.

Võrkkesta kujutised on kahemõõtmelised samal ajal kui me näeme maailma kolmes dimensioonis. On ilmne, et objektide kauguse määramise oskus on oluline nii inimestele kui ka loomadele. Samamoodi tähendab objektide kolmemõõtmelise kuju tajumine suhtelise sügavuse hindamist. Vaatleme lihtsa näitena ümmargust objekti. Kui see on vaatejoone suhtes kaldu, on selle kujutis võrkkestal elliptiline, kuid tavaliselt tajume sellist objekti kergesti ümarana. Selleks on vaja sügavuse tajumise oskust.

Inimesel on sügavuse hindamiseks palju mehhanisme. Mõned neist on nii ilmsed, et neid vaevalt mainitakse. Siiski mainin need ära. Kui objekti ligikaudne suurus on teada, näiteks selliste objektide puhul nagu inimene, puu või kass, siis saame hinnata kaugust selleni (kuigi on oht eksida, kui kohtame kääbus, bonsai või lõvi). Kui üks objekt asub teisest ees ja varjab seda osaliselt, siis tajume eesmist objekti lähemal asuvana. Kui võtame paralleelsete joonte projektsiooni, näiteks kaugusesse suunduvad raudteerööpad, siis projektsioonis need koonduvad. See on näide perspektiivist – väga tõhus sügavuse mõõt.

Seina kumer osa paistab ülemises osas heledam, kui valgusallikas asub kõrgemal (tavaliselt on valgusallikad üleval) ning selle pinna süvend, kui seda ülalt valgustada, tundub ülemises osas tumedam. . Kui valgusallikas asetatakse allapoole, näeb mõhk välja nagu süvend ja süvend näeb välja nagu kühm. Oluline märk kaugusest on liikumisparallaks – lähemate ja kaugemate objektide näiline suhteline nihkumine, kui vaatleja liigutab pead vasakule-paremale või üles-alla. Kui mõnda tahket objekti pöörata, isegi väikese nurga all, ilmneb kohe selle ruumiline kuju. Kui fokuseerime oma silmaläätse lähedalasuvale objektile, on kaugemal asuv objekt fookusest väljas; seega saame läätse kuju muutes ehk silma akommodatsiooni muutes hinnata objektide kaugust.

Kui muudate mõlema silma telgede suhtelist suunda, tuues need kokku või laiali(teostades konvergentsi või lahknemist), saab kaks objekti kujutist kokku viia ja selles asendis hoida. Seega saab kas läätse või silmade asendit kontrollides hinnata objekti kaugust. Nendel põhimõtetel põhinevad mitmete kaugusmõõtjate konstruktsioonid. Kõik muud seni loetletud kaugusmõõtmised, välja arvatud konvergents ja lahknevus, on monokulaarsed. Kõige olulisem sügavuse tajumise mehhanism, stereopsis, sõltub kahe silma jagamisest.

Mis tahes kolmemõõtmelise stseeni vaatamisel moodustavad kaks silma võrkkestale veidi erinevad kujutised. Selles saate hõlpsasti veenduda, kui vaatate otse ette ja liigutate pead kiiresti küljelt küljele umbes 10 cm võrra või sulgete kiiresti kordamööda ühe või teise silma. Kui teie ees on lame objekt, ei märka te erilist erinevust. Kui aga stseen sisaldab sinust erineval kaugusel olevaid objekte, märkad pildil olulisi muutusi. Stereopsise ajal võrdleb aju sama stseeni pilte kahel võrkkestal ja hindab suhtelist sügavust suure täpsusega.

Oletame, et vaatleja fikseerib oma pilguga kindla punkti P. See väide on samaväärne ütlemisega: silmad on suunatud nii, et punkti kujutised on mõlema silma keskses süvendis (F joonisel 103).

Oletame nüüd, et Q on teine ​​ruumipunkt, mis tundub vaatlejale P-ga samal sügavusel. Olgu Qlh Qr punkti Q kujutised vasaku ja parema silma võrkkestal. Sel juhul nimetatakse punkte QL ja QR kahe võrkkesta vastavateks punktideks. On ilmne, et kaks võrkkesta kesksete süvenditega kokku langevat punkti vastavad. Geomeetrilistest kaalutlustest lähtudes on samuti selge, et punkt Q ", mille vaatleja hinnangul asub Q-st lähemal, annab võrkkestale kaks projektsiooni - ja Q" R - mittevastavates punktides, mis asuvad üksteisest kaugemal, kui need punktid oleksid. vastav (seda olukorda on kujutatud joonise paremal küljel). Samamoodi, kui arvestada punkti, mis asub vaatlejast kaugemal, siis selgub, et selle võrkkesta projektsioonid asuvad üksteisele lähemal kui vastavad punktid.

Eespool öeldu vastavate punktide kohta on osaliselt definitsioonid ja osaliselt geomeetrilistest kaalutlustest tulenevad väited. Selle küsimuse käsitlemisel võetakse arvesse ka taju psühhofüsioloogiat, kuna vaatleja hindab subjektiivselt, kas objekt asub punktile P kaugemal või lähemal. Tutvustame veel ühte määratlust. Kõik punktid, mida nagu punkt Q (ja loomulikult ka punkt P) tajutakse võrdsel kaugusel, asuvad horopteril – punkte P ja Q läbival pinnal, mille kuju erineb nii tasapinnast kui ka sfäärist ning sõltub meie võime põhjal hinnata kaugust, st meie ajust. Kaugused fovea F ja Q-punkti projektsioonide (QL ja QR) vahel on lähedased, kuid mitte võrdsed. Kui need oleksid alati võrdsed, oleks horopteri ja horisontaaltasandi lõikejoon ring.

Oletame nüüd, et me fikseerime oma silmadega teatud ruumipunkti ja selles ruumis on kaks punktvalgusallikat, mis annavad igale võrkkestale projektsiooni valguspunkti kujul, ja need punktid ei vasta: kaugus nende vahel on mõnevõrra suurem kui vastavate punktide vahel. Kõik sellised kõrvalekalded vastavate punktide asukohast kutsume esile ebavõrdsus. Kui see kõrvalekalle horisontaalsuunas ei ületa 2° (võrkkestal 0,6 mm) ja vertikaalselt ei ületa paari kaareminutit, siis tajume visuaalselt ühte ruumipunkti, mis asub lähemal kui see, mille me fikseerime. Kui punkti projektsioonide vahelised kaugused ei ole suuremad, vaid väiksemad kui vastavate punktide vahel, siis näib see punkt paiknevat fikseerimispunktist kaugemal. Lõpuks, kui vertikaalne kõrvalekalle ületab mõne kaareminuti või horisontaalne kõrvalekalle on suurem kui 2°, siis näeme kahte eraldi punkti, mis võivad tunduda olevat fikseerimispunktist kaugemal või sellele lähemal. Need katsetulemused illustreerivad stereotaju aluspõhimõtet, mille sõnastas esmakordselt 1838. aastal Sir C. Wheatstone (kes leiutas ka seadme, mida elektrotehnikas tuntakse "Wheatstone'i sillana").

Tundub peaaegu uskumatu, et enne seda avastust ei paistnud keegi mõistvat, et kahe silma võrkkestale projitseeritud kujutiste peened erinevused võivad tekitada selge sügavuse mulje. See stereoefekt demonstreerib mõne minutiga iga inimene, kes suudab oma silmade telgesid meelevaldselt vähendada või eraldada, või keegi, kellel on pliiats, paberitükk ja mitu väikest peeglit või prismat. Ei ole selge, kuidas Euclid, Archimedes ja Newton selle avastuse vahele jätsid. Wheatstone märgib oma artiklis, et Leonardo da Vinci jõudis selle põhimõtte avastamisele väga lähedale. Leonardo tõi välja, et ruumilise stseeni ees asuvat palli näeb iga silm erinevalt - vasaku silmaga näeme selle vasakut poolt veidi kaugemal ja parema silmaga - paremat. Wheatstone märgib veel, et kui Leonardo oleks valinud kera asemel kuubi, oleks ta kindlasti märganud, et selle projektsioonid on erinevate silmade jaoks erinevad. Pärast seda võib ta, nagu Wheatstone, olla huvitatud sellest, mis juhtuks, kui kaks sarnast kujutist projitseeritakse spetsiaalselt kahe silma võrkkestale.

Oluline füsioloogiline fakt seisneb selles, et sügavuse tunnetus (st võimalus "otseselt" näha, kas see või teine ​​objekt asub fikseerimispunktile kaugemal või lähemal) tekib siis, kui kaks võrkkesta kujutist on horisontaalsuunas üksteise suhtes veidi nihutatud – üksteisest eemale nihutatud. või vastupidi , on lähestikku (välja arvatud juhul, kui see nihe on suurem kui umbes 2° ja vertikaalne nihe on nullilähedane). See vastab loomulikult geomeetrilistele seostele: kui objekt asub teatud kauguse võrdluspunkti suhtes lähemal või kaugemal, nihutatakse selle võrkkesta projektsioonid horisontaalselt üksteisest eemale või lähendatakse, samas kui olulist vertikaalset nihet ei toimu. piltidest.

See on Wheatstone'i leiutatud stereoskoobi toimimise alus. Stereoskoop oli umbes pool sajandit nii populaarne, et see oli peaaegu igas kodus. Sama põhimõte on aluseks stereofilmidele, mida me nüüd vaatame, kasutades selleks spetsiaalseid polaroidprille. Stereoskoobi algses kujunduses vaatas vaatleja kahte kasti paigutatud pilti, kasutades kahte peegli, mis olid paigutatud nii, et kumbki silm nägi ainult ühte pilti. Nüüd kasutatakse mugavuse huvides sageli prismasid ja teravustamisläätsi. Kaks pilti on igati identsed, välja arvatud väikesed horisontaalsed nihked, mis jätavad mulje sügavusest. Igaüks saab teha stereoskoobis kasutamiseks sobiva foto, valides fikseeritud objekti (või stseeni), tehes pildi, liigutades seejärel kaamerat 5 sentimeetrit paremale või vasakule ja tehes teise pildi.

Kõigil ei ole stereoskoobiga sügavust tajuda. Saate hõlpsasti oma stereopsist ise kontrollida, kui kasutate joonisel fig 1 näidatud stereopaare. 105 ja 106.

Kui teil on stereoskoop, saate siin näidatud stereopaaridest koopiad teha ja need stereoskoopi kleepida. Samuti võite asetada õhukese papitüki risti kahe samast stereopaarist pärit pildi vahele ja proovida oma pilti mõlema silmaga vaadata, seades silmad paralleelselt, justkui vaataksite kaugusesse. Samuti saab õppida sõrmega silmi sisse ja välja liigutama, asetades selle silmade ja stereopaari vahele ning liigutades seda edasi või tagasi, kuni pildid sulanduvad, misjärel (see on kõige keerulisem) saab ühendatud pilti uurida. , püüdes seda mitte kaheks jagada. Kui see õnnestub, on näilised sügavusesuhted vastupidised stereoskoobi kasutamisel tajutavatele.

Isegi kui te ei suuda seda kogemust sügavuse tajumisega korrata Kas sellepärast, et teil pole stereoskoopi või te ei saa oma silmade telgi meelevaldselt sisse-välja liigutada, saate siiski asja sisust aru, kuigi te ei naudi stereoefekti.

Ülemises stereopaaris joonisel fig. 105 kahes ruudukujulises raamis on väike ring, millest üks on keskelt veidi vasakule nihutatud ja teine ​​veidi paremale. Kui arvestada seda stereopaari kahe silmaga, kasutades stereoskoopi või muud kujutise joondamise meetodit, näete ringi mitte lehe tasapinnas, vaid selle ees umbes 2,5 cm kaugusel. Kui arvestada ka alumine stereopaar joonisel fig. 105, on ring nähtav lehe tasapinna taga. Ringi asendit tajute sel viisil, sest teie silmade võrkkestale laekub täpselt sama info, nagu oleks ring tegelikult kaadri tasapinna ees või taga.

Aastal 1960 Bela Yulesh firmalt Bell Telephone Laboratories, tuli välja väga kasulik ja elegantne tehnika stereoefekti demonstreerimiseks. Joonisel fig. 107 näib esmapilgul olevat homogeenne väikeste kolmnurkade mosaiik.

Nii see on, välja arvatud see, et keskosas on peidetud suurema suurusega kolmnurk. Kui vaatate seda pilti kahe värvilise tsellofaanitükiga, mis on teie silmade ette asetatud - ühe silma ees punane ja teise ees roheline, peaksite nägema keskel kolmnurka, mis ulatub lehe tasapinnast ette. , nagu eelmisel juhul väikese ringiga stereopaaridel . (Esimesel korral peate võib-olla umbes minuti jälgima, kuni tekib stereoefekt.) Kui vahetate tsellofaani tükid, toimub sügavuse inversioon. Nende Yuleshi stereopaaride väärtus seisneb selles, et kui teie stereotaju on häiritud, ei näe te ümbritseva tausta ees ega taga kolmnurka.

Kokkuvõttes võib öelda, et meie võime stereoefekti tajuda sõltub viiest tingimusest:

1. Sügavuse kaudseid märke on palju - mõne objekti osaline varjamine teiste poolt, liikumise parallaks, objekti pöörlemine, suhtelised mõõtmed, varjude heide, perspektiiv. Stereopsis on aga kõige võimsam mehhanism.

2. Kui fikseerime silmaga ruumipunkti, siis langevad selle punkti projektsioonid mõlema võrkkesta kesksesse süvendisse. Iga punkt, mida peetakse silmast samal kaugusel kui fikseerimispunkt, moodustab võrkkesta vastavates punktides kaks projektsiooni.

3. Stereoefekti määrab lihtne geomeetriline fakt – kui objekt on fikseerimispunktist lähemal, siis on selle kaks võrkkesta projektsiooni kaugemal kui vastavad punktid.

4. Peamine järeldus katsealustega tehtud katsete tulemuste põhjal on järgmine: objekt, mille projektsioonid parema ja vasaku silma võrkkestale langevad vastavatele punktidele, tajutakse paiknevana silmadest samal kaugusel kui punkt. fikseerimisest; kui selle objekti projektsioonid on vastavate punktidega võrreldes üksteisest eemale nihutatud, näib objekt paiknevat fikseerimispunktile lähemal; kui need on vastupidi lähedal, tundub objekt paiknevat fikseerimispunktist kaugemal.

5. Horisontaalse projektsiooni nihkega üle 2° või vertikaalse nihkega rohkem kui mõne kaareminutiga toimub kahekordistumine.

Stereoskoopilise nägemise füsioloogia

Kui tahame teada, millised on stereopsise ajumehhanismid, siis on kõige lihtsam alustada küsimusega: kas on neuroneid, mille reaktsiooni määrab konkreetselt kujutiste suhteline horisontaalne nihkumine kahe silma võrkkestale? Vaatame esmalt, kuidas visuaalse süsteemi madalamate tasandite rakud reageerivad, kui mõlemat silma stimuleeritakse samaaegselt. Peame alustama neuronitest väljal 17 või kõrgemal, kuna võrkkesta ganglionrakud on selgelt monokulaarsed ja külgmise genikulaarse keha rakke, milles parema ja vasaku silma sisendid jaotuvad erinevatesse kihtidesse, võib pidada ka monokulaarseks - nad reageerivad kas ühe või teise silma stimulatsioonile, kuid mitte mõlemale korraga. Väljal 17 on ligikaudu pooled neuronitest binokulaarsed rakud, mis reageerivad mõlema silma stimulatsioonile.

Hoolikalt katsetades selgub, et nende rakkude reaktsioonid sõltuvad ilmselt vähe kahe silma võrkkesta stiimulite projektsioonide suhtelisest asendist. Vaatleme tüüpilist kompleksrakku, mis reageerib pideva tühjenemisega stiimuliriba liikumisele läbi oma vastuvõtuvälja ühes või teises silmas. Mõlema silma samaaegsel stimuleerimisel on selle raku väljavoolude sagedus suurem kui ühe silma stimuleerimisel, kuid tavaliselt pole sellise raku reaktsiooni jaoks oluline, kas stiimuli projektsioonid tabavad mingil hetkel täpselt samu piirkondi. kaks vastuvõtlikku välja.

Parim reaktsioon registreeritakse, kui need projektsioonid sisenevad ja väljuvad kahe silma vastavatest vastuvõtuväljadest ligikaudu samal ajal; samas pole nii oluline, milline projektsioonidest on teisest veidi ees. Joonisel fig. 108 näitab reaktsiooni iseloomulikku kõverat (nt vastuse impulsside koguarv stiimuli läbimise kohta läbi vastuvõtuvälja) versus stiimuli asukoha erinevus mõlemal võrkkestal. See kõver on väga lähedal horisontaalsele sirgele, millest on selge, et stiimulite suhteline asukoht kahel võrkkestal ei ole väga oluline.

Seda tüüpi rakk reageerib hästi õige orientatsiooniga joonele, olenemata selle kaugusest – kaugus jooneni võib olla suurem, võrdne või väiksem kui kaugus silmaga fikseeritud punktist.

Selle rakuga võrreldes on neuronid, mille vastused on näidatud joonisel fig. 109 ja 110 on väga tundlikud kahe stiimuli suhtelise asukoha suhtes kahel võrkkestal, st sügavuse suhtes tundlikud.

Esimene neuron (joonis 109) reageerib kõige paremini, kui stiimulid tabavad täpselt kahe võrkkesta vastavaid piirkondi. Stiimulite horisontaalse kõrvalekalde (st erinevuse) hulk, mille korral rakk juba lakkab reageerimast, moodustab teatud murdosa selle vastuvõtuvälja laiusest. Seetõttu reageerib rakk siis ja ainult siis, kui objekt on silmadest ligikaudu samal kaugusel kui fikseerimispunkt. Teine neuron (joonis 110) reageerib ainult siis, kui objekt asub fikseerimispunktist kaugemal. On ka rakke, mis reageerivad ainult siis, kui stiimul on sellest punktist lähemal. Kui ebavõrdsuse määr muutub, kutsutakse kahte viimast tüüpi neuroneid kauged rakud ja rakkude lähedal, muudavad väga järsult oma vastuste intensiivsust nulli erinevuse punktis või selle lähedal. Kõiki kolme tüüpi neuronid (rakud, häälestatud ebavõrdsusele) leiti põllult 17 ahvist.

Pole veel täiesti selge, kui sageli need seal esinevad, kas nad paiknevad teatud ajukoore kihtides ja kas nad on teatud ruumilistes suhetes silmade domineerimise veergudega. Need rakud on väga tundlikud objekti kauguse suhtes silmadest, mis on kodeeritud vastavate stiimulite suhtelise asukohana kahel võrkkestal. Nende rakkude teine ​​omadus on see, et nad ei reageeri ainult ühe silma stimulatsioonile või reageerivad, kuid väga nõrgalt. Kõik need rakud jagavad orientatsioonilise selektiivsuse omadust; meile teadaolevalt on nad sarnased tavaliste ajukoore ülemiste kihtide kompleksrakkudega, kuid neil on täiendav omadus - sügavustundlikkus. Lisaks reageerivad need rakud hästi liikuvatele stiimulitele ja mõnikord ka liinide otstele.

J. Poggio Johns Hopkinsi meditsiinikoolist registreeris selliste rakkude vastused ärkvel oleva ahvi väljale 17, millele oli implanteeritud elektroodid, mida oli eelnevalt treenitud fikseerima teatud objekti pilku. Tuimastatud ahvidel tuvastati selliseid rakke ka ajukoores, kuid väljal 17 esines neid harva ja väljal 18 väga sageli. Oleksin äärmiselt üllatunud, kui selguks, et loomad ja inimesed suudavad stereoskoopiliselt hinnata kaugusi objektideni, kasutades ainult kolm ülalkirjeldatud rakutüüpi – häälestatud nulli erinevusele, "lähedal" ja "kaugel". Pigem eeldan, et leian täieliku rakkude komplekti kõigi võimalike sügavuste jaoks. Ärkvel ahvidel kohtas Poggio ka kitsalt häälestatud rakke, mis reageerisid kõige paremini mitte nullerinevusele, vaid väikestele kõrvalekalletele sellest; Ilmselt võib ajukoor sisaldada spetsiifilisi neuroneid kõigi erinevuste jaoks. Kuigi me ei tea ikka veel täpselt, kuidas aju "rekonstrueerib" stseeni, mis hõlmab paljusid erinevatel kaugustel asuvaid objekte (ükskõik, mida me "rekonstrueerimise" all mõtleme), on ülalkirjeldatud rakud tõenäoliselt kaasatud selle protsessi esimestesse etappidesse.

Mõned stereoskoopilise nägemisega seotud probleemid

Stereopsise uurimise käigus psühhofüüsikud seisavad silmitsi mitmete probleemidega. Selgus, et mõne binokulaarse stiimuli töötlemine toimub nägemissüsteemis täiesti arusaamatul viisil. Võiksin tuua palju selliseid näiteid, kuid piirdun kahega.

Joonisel fig 1 näidatud stereopaaride näitel. 105, oleme näinud, et kahe identse kujutise (antud juhul ringide) liigutamine teineteise poole toob kaasa suurema läheduse tunde ja teineteisest eemaldumine toob kaasa suurema kauguse tunde. Oletame nüüd, et teeme mõlemat toimingut korraga, mille jaoks asetame igasse kaadrisse kaks ringi, mis asuvad üksteise kõrval (joonis 111).

Ilmselgelt, arvestades sellist stereopaarid võib viia kahe ringi tajumiseni – üks lähemal ja teine ​​kaugemal kui fikseerimise tasapind. Siiski võime eeldada teist võimalust: me näeme fikseerimistasandil kõrvuti asetsevat kahte ringi. Fakt on see, et need kaks ruumilist olukorda vastavad samadele võrkkesta kujutistele. Tegelikult saab seda stiimulite paari tajuda ainult kahe ringina fikseerimistasandil, mida on lihtne näha, kui joonisel 2 kujutatud ruudukujulised raamid on mis tahes viisil ühendatud. 111.

Samamoodi võime ette kujutada olukorda, kus arvestame kahte märgijada x, näiteks kuut tähemärki stringis. Stereoskoobi kaudu vaadates on põhimõtteliselt tajutav mis tahes paljudest võimalikest konfiguratsioonidest, olenevalt sellest, milline vasakpoolsest ahelast pärit x-märk sulandub teatud x-märgiga paremas ahelas. Tegelikult, kui vaadelda sellist stereopaari läbi stereoskoobi (või mõnel muul stereoefekti tekitaval viisil), näeme fikseerimistasandil alati kuut x märki. Me ei tea siiani, kuidas aju selle ebaselguse lahendab ja valib kõigist võimalikest kombinatsioonidest kõige lihtsama. Sellise ebaselguse tõttu on raske isegi ette kujutada, kuidas meil õnnestub tajuda kolmemõõtmelist stseeni, mis sisaldab palju erineva suurusega harusid, mis asuvad meist erinevatel kaugustel. Tõsi, füsioloogilised andmed viitavad sellele, et ülesanne ei pruugi olla nii keeruline, kuna erinevatel harudel on tõenäoliselt erinev orientatsioon ja me juba teame, et stereopsisega seotud rakud on alati orientatsiooniselektiivsed.

Teine näide binokulaarsete efektide ettearvamatusest, stereopsisega on seotud nn nägemisväljade võitlus, mida mainime ka strabismust käsitlevas osas (ptk. 9). Kui parema ja vasaku silma võrkkestale tekivad väga erinevad kujutised, siis sageli lakkab üks neist tajumast. Kui vaatate vasaku silmaga vertikaalsete joonte võrku ja parema silmaga horisontaaljoonte võrku (joonis 112; võite kasutada stereoskoopi või silmade konvergentsi), siis võib eeldada, et näete ristuvate joonte võrk.

Kuid tegelikkuses on peaaegu võimatu näha mõlemat joonte komplekti korraga. Kas üks või teine ​​on nähtav ja igaüks neist on vaid mõneks sekundiks, pärast mida see kaob ja ilmub teine. Vahel võib näha ka nende kahe kujutise justkui mosaiiki, milles liiguvad, ühinevad või eralduvad eraldi homogeensed alad ning nende joonte suund muutub (vt joonis 112, allpool). Millegipärast ei suuda närvisüsteem samaaegselt samas vaatevälja osas tajuda nii erinevaid stiimuleid ja see pärsib neist ühe töötlemise.

sõna" maha suruma kasutame siin lihtsalt sama nähtuse järjekordse kirjeldusena: tegelikult me ​​ei tea, kuidas selline allasurumine toimub ja millisel kesknärvisüsteemi tasandil see toimub. Mulle tundub, et tajutava kujutise mosaiiklikkus nägemisväljade võitluses viitab sellele, et "otsuste tegemine" selles protsessis toimub visuaalse teabe töötlemise üsna varajases staadiumis, võib-olla väljal 17 või 18. (I Mul on hea meel, et ma ei pea seda oletust kaitsma.)

Nägemisvälja võitluse fenomen tähendab et juhtudel, kui visuaalsüsteem ei suuda kahel võrkkestal olevaid kujutisi kombineerida (tasapinnaliseks pildiks, kui kujutised on samad, või kolmemõõtmeliseks stseeniks, kui on vaid väike horisontaalne erinevus), lükkab see lihtsalt ühe kujutistest tagasi - kas täielikult, kui näiteks vaatame läbi mikroskoobi avatud teise silmaga, kas osaliselt või ajutiselt, nagu ülaltoodud näites. Tähelepanu mängib mikroskoobi olukorras olulist rolli, kuid ka selle tähelepanu nihke aluseks olevad närvimehhanismid pole teada.

Näete veel ühte näidet nägemisväljade võitlusest, kui vaatate lihtsalt mõnda mitmevärvilist stseeni või pilti läbi punaste ja roheliste filtritega prillide. Erinevate vaatlejate muljed võivad sel juhul olla väga erinevad, kuid enamik inimesi (ka mina) märgivad üleminekuid üldisest punakast toonist rohekasse ja tagasi, kuid ilma kollase värvuseta, mis tuleneb punase valguse tavalisest segunemisest rohelisega.

stereopimedus

Kui inimene on ühest silmast pime, siis on ilmselge, et stereoskoopilist nägemist tal ei teki. Samas puudub see ka teatud osal inimestest, kelle nägemine on muidu normaalne. Üllataval kombel pole selliste inimeste osakaal liiga väike. Niisiis, kui näitame stereopaare, nagu on näidatud joonisel fig. 105 ja 106 kuni sada õpilast (polaroidide ja polariseeritud valguse abil) selgub tavaliselt, et nelja-viie puhul stereoefekti saavutada ei õnnestu.

Sageli üllatab see neid endid, kuna igapäevastes tingimustes ei koge nad ebamugavusi. Viimane võib tunduda kummaline igaühele, kes katse huvides üritas autot juhtida ühe silmaga kinni. Ilmselt kompenseerib stereopsise puudumist üsna hästi muude sügavusnäitajate kasutamine, nagu liikumisparallaks, perspektiiv, mõne objekti osaline oklusioon teiste poolt jne. 9. peatükis käsitleme kaasasündinud strabismuse juhtumeid, kui silmad töötada pikka aega ebajärjekindlalt. See võib põhjustada ajukoore ühenduste katkemist, mis tagavad binokulaarse interaktsiooni, ja selle tulemusena stereopsise kadumise. Strabismus ei ole haruldane ja isegi kerge aste, mis võib jääda märkamatuks, on mõnel juhul tõenäoliselt stereopimeduse põhjus. Muudel juhtudel võib stereopsise rikkumine, nagu värvipimedus, olla pärilik.

Kuna selles peatükis on käsitletud nii corpus callosum’i kui ka stereoskoopilist nägemist, siis kasutan juhust, et öelda midagi nende kahe seose kohta. Küsige endalt küsimust: milliseid stereopsise häireid võib inimesel, kellel on läbilõige, oodata? Vastus sellele küsimusele on selge joonisel fig. 113.

Kui inimene fikseerib oma pilguga punkti P, siis FPF-i teravnurga piires silmadele lähemal asuva punkti Q projektsioonid - QL ja QR - asuvad fovea vastaskülgedel vasakus ja paremas silmas. Sellest lähtuvalt edastab Ql projektsioon teavet vasakusse poolkera ja Qr projektsioon - paremasse poolkera. Selleks, et näha, et Q-punkt on lähemal kui P (st stereoefekti saamiseks), peate ühendama vasaku ja parema poolkera teabe. Kuid ainus viis seda teha on teabe edastamine mööda corpus callosumit. Kui kehakeha läbiv tee on hävinud, on inimene joonisel varjutatud piirkonnas stereopime. 1970. aastal uurisid D. Mitchell ja K. Blakemore California ülikoolist Berkeleys stereoskoopilist nägemist ühel inimesel, kellel oli läbilõigatud kollakeha, ja saavutasid täpselt eespool ennustatud tulemuse.

Teine küsimus, mis on tihedalt seotud esimesega, on, milline stereopsise häire tekib, kui optiline kiasm lõigatakse mööda keskjoont (mida R. Myers tegi kassidel). Siin on tulemus teatud mõttes vastupidine. Jooniselt fig. 114 peaks olema selge, et sel juhul jääb kumbki silm pimedaks võrkkesta nasaalsele piirkonnale langevatele stiimulitele, st nägemisvälja ajalisest osast tulevate stiimulite suhtes.

Seetõttu ei esine stereopsit ruumis, värvilise valgustuse, kus see tavaliselt esineb. Väljaspool seda piirkonda asuvad külgmised tsoonid on üldiselt ligipääsetavad ainult ühele silmale, nii et isegi tavatingimustes pole siin stereopsist ja pärast kiasmi läbilõikamist on need pimedatsoonid (joonisel on see näidatud tumedama värviga). Kinnituspunkti taga olevas piirkonnas, kus nägemisväljade ajalised osad kattuvad, nüüd nähtamatuna, saabub ka pimedus.

Fikseerimispunktile lähemal asuvas piirkonnas aga kattuvad mõlema silma ülejäänud poolväljad, seega tuleks siin säilitada stereopsis, välja arvatud juhul, kui kehakeha on kahjustatud. Sellegipoolest leidis K. Blakemore patsiendi, kellel oli kiasm täielikult keskjoonel läbi lõigatud (see patsient sai lapsena jalgrattaga sõites koljuluumurru, mis ilmselt põhjustas kiasmi pikisuunalise rebenemise). Katsetamisel leiti, et tal on täpselt samasugune visuaalsete defektide kombinatsioon, mida me just hüpoteetiliselt kirjeldasime.

Artikkel raamatust:.

Silm moodustab kahemõõtmelise kujutise, kuid vaatamata sellele tajub inimene ruumi sügavust, see tähendab, et tal on kolmemõõtmeline stereoskoopiline nägemine. Inimesed hindavad sügavust erinevate mehhanismide kaudu. Kui on olemas andmed objekti suuruse kohta, siis on võimalik objekti nurga väärtust võrreldes hinnata kaugust selleni või mõista, milline objekt on lähemal. Kui üks objekt on teise ees ja varjab seda osaliselt, siis tajub inimene eesmist objekti lähemalt. Kui võtta näiteks paralleelsete joonte (raudtee rööpad) projektsioon, mis lähevad kaugusesse, siis projektsioonis need jooned koonduvad. See on perspektiivi näide, väga tõhus ruumi sügavuse mõõt.

Stereoskoopilise nägemise mehhanismid

Seina kumer osa näib ülevalt heledam, kui valgusallikas asub kõrgemal, kuid selle pinna süvend tundub ülaosas tumedam.

Objekti kaugust saab määrata sellise olulise tunnuse järgi nagu liikumisparallaks. See on kaugemate ja lähemate objektide näiline suhteline nihkumine pea liigutamisel erinevates suundades (üles-alla või paremale ja vasakule). Kõigil oli võimalus jälgida "raudteeefekti": liikuva rongi aknast vaadates tundub, et lähemal olevate objektide kiirus on suurem kui suurel kaugusel.

stereopsis

Objektide kauguse kriteeriumiks on silma suurus (tsiliaarkeha ja kontrolli all olevate tsinnisidemete pinge). Vaatlusobjekti kaugust saab hinnata ka lahknemise või konvergentsi tugevnemise järgi. Kõik ülaltoodud kaugusnäitajad, välja arvatud eelviimane, on monokulaarsed. Kõige olulisem ruumi sügavuse tajumise mehhanism on stereopsis. See sõltub kahe silma jagamise võimalusest. Fakt on see, et kui inimene vaatab mis tahes kolmemõõtmelist stseeni, moodustab iga tema silm võrkkestale mõnevõrra erineva pildi. Stereopsise protsessis ajukoores võrreldakse sama stseeni kujutist mõlemal võrkkestal ja hinnatakse suhtelist sügavust. Kahe monokulaarse kujutise, mida vasak ja parem silm näevad eraldi mõlema silmaga objekti vaatlemisel, liitmist üheks kolmemõõtmeliseks kujutiseks nimetatakse sulandumiseks.

ebavõrdsus

Disparity on kõrvalekalle vastavate punktide (parema ja vasaku silma võrkkesta punktid, milles paikneb sama kujutis) asukohast. Kui see kõrvalekalle ei ületa 2 ° horisontaalsuunas ja mitte rohkem kui paar kaareminutit vertikaalsuunas, tajub inimene visuaalselt ühte ruumipunkti, mis asub fikseerimispunktist lähemal. Juhul, kui punkti projektsioonide vaheline kaugus on väiksem ja mitte suurem kui vastavate punktide vahel, tundub, et see asub fikseerimispunktist kaugemal. Kolmas variant: kui horisontaalhälve on suurem kui 2°, vertikaalhälve ületab mõne kaareminuti, siis näeme kahte eraldi punkti. Need võivad tunduda kinnituspunktist lähemal või kaugemal. See katse on aluseks terve rea stereoskoopiliste instrumentide loomisele – alates Wheatstone'i stereoskoobist kuni stereotelevisiooni ja stereokaugusmõõturiteni.

Stereopsise kontroll

Kõik inimesed ei suuda stereoskoobiga sügavust tajuda. Sellise pildi abil saate oma stereopsist kontrollida. Kui teil on stereoskoop, saate sellel näidatud stereopaaridest koopiad teha ja need stereoskoopi kleepida. Samuti on võimalik asetada õhuke papileht risti ühe stereopaari kahe pildi vahele ja, olles oma silmad paralleelselt seadnud, proovige oma pilti mõlema silmaga vaadata.

USA-s 1960. aastal tegi Bela Yulesh ettepaneku kasutada stereoefekti demonstreerimiseks originaalset meetodit, mis välistab objekti monokulaarse jälgimise. Sellel põhimõttel põhinevaid raamatuid saab kasutada ka stereopsise treenimiseks. Üks joonistest on näidatud joonisel 3. Kui vaatate kaugusesse, justkui läbi joonise, näete stereoskoopilist pilti. Neid mustreid nimetatakse autostereogrammideks.

Selle meetodi põhjal on loodud seade, mis võimaldab uurida stereoskoopilise nägemise läve. Seal on selle modifikatsioon, mis võimaldab suurendada stereoskoopilise nägemise läve määramise täpsust. Katseobjektid esitatakse vaatleja igale silmale juhuslikult valitud taustal. Igaüks neist on punktide kogum tasapinnal, mis paiknevad vastavalt individuaalsele tõenäosusseadusele. Igal katseobjektil on identsed punktide alad, mis on suvalise kujuga kujundid. Juhul, kui katseobjektil asuvate kujundite identsete punktide parallaktiliste nurkade väärtused on nullid, näeb vaatleja üldistatud pildil punkte, mis asuvad suvalises järjekorras. Ta ei suuda juhuslikult valitud taustal teatud figuuri esile tõsta. See välistab figuuri monokulaarse nägemise.

Kui üht katseobjekti liigutada süsteemi optilise teljega risti, muutub kujundite vaheline parallaktiline nurk. Kui see saavutab teatud väärtuse, saab vaatleja näha figuuri, mis justkui taustast eemaldub ja hakkab kas eemalduma või sellele lähenema. Parallaksinurka mõõdetakse optilise kompensaatori abil, mis sisestatakse instrumendi ühte haru. Kui vaatevälja ilmub kujund, fikseerib vaatleja selle ja indikaatorile ilmub vastav stereoskoopilise nägemise läve väärtus.

Stereoskoopilise nägemise neurofüsioloogia

Tänu aju esmase visuaalse ajukoore stereoskoopilise nägemise neurofüsioloogia valdkonna uuringutele oli võimalik tuvastada spetsiifilisi rakke, mis on häälestatud erinevustele. Neid on kahte tüüpi:

• esimest tüüpi rakud reageerivad ainult siis, kui stiimulid langevad täpselt mõlema võrkkesta vastavatele piirkondadele;
• teist tüüpi rakud reageerivad ainult siis, kui objekt asub fikseerimispunktist kaugemal;
• on ka rakke, mis reageerivad, kui stiimul on fikseerimispunktile lähemal.

Kõigil neil rakkudel on orientatsiooni selektiivsuse omadus. Nad reageerivad hästi liiniotstele ja liikuvatele stiimulitele. Mõnda binokulaarset stiimulit töödeldakse ajukoores ebaselgelt. Toimub ka nägemisvälja võitlus. Kui mõlema silma võrkkestale luuakse kujutisi, mis erinevad üksteisest suuresti, siis sageli lakkab üks neist üldse tajutav. See nähtus tähendab, et kui visuaalne süsteem ei suuda kahel võrkkestal olevaid pilte kombineerida, lükkab ta ühe kujutistest täielikult või osaliselt tagasi.

Normaalse stereoskoopilise nägemise jaoks on vajalikud järgmised tingimused:

• silmamunade okulomotoorse süsteemi piisav töö;
• piisav nägemisteravus;
• minimaalne erinevus mõlema silma nägemisteravuses;
• tugev seos akommodatsiooni, fusiooni ja konvergentsi vahel;
• väike erinevus pildi mõõtkavas mõlemas silmas.

Kui vasaku ja parema silma võrkkestal on sama objekti vaatamisel kujutis erineva suurusega või ebavõrdse mõõtkavaga, nimetatakse seda. See on üks paljudest põhjustest, miks stereoskoopiline nägemine muutub ebastabiilseks või olematuks. Aniseikoonia areneb kõige sagedamini (mitmesuguste silmade) juuresolekul. Kui see ei ületa 2 - 2,5%, siis on võimalik korrigeerida tavaliste stigmaatiliste läätsedega. Kõrgem aniseikoonia nõuab aniseikooniliste kaitseprillide kasutamist.

Üks välimuse põhjusi on konvergentsi ja majutuse vahelise seose rikkumine. Ilmselge kõõrdsilmsuse korral ei ole ainult iluviga, vaid ka kissitava silma nägemisteravus langeb. Ta suudab üldiselt piltide tajumise protsessi välja lülitada. Latentse strabismuse ehk heterofooria korral ei esine kosmeetilisi defekte, kuid see võib takistada stereopsist. Inimesed, kelle heterofooria on suurem kui 3°, ei saa binokulaarsete seadmetega töötada.

Stereoskoopilise nägemise lävi sõltub erinevatest teguritest:

• tausta heleduse kohta;
• objekti kontrastsus;
• vaatluse kestus.

Optimaalsetes vaatamistingimustes on sügavuse tajumise lävi vahemikus 10–12 kuni 5 tolli.

Stereoskoopilise nägemise hindamiseks, määratlemiseks ja uurimiseks on mitu meetodit:

• stereoskoobi kasutamine vastavalt Pulfrichi tabelitele (sel juhul on stereoskoopilise taju minimaalne lävi 15 tolli);
• erinevat tüüpi stereoskoobid koos täpsemate tabelite komplektiga (mõõtmisvahemik - 10 kuni 90 ″);
• kasutades seadet, mis kasutab juhuslikult valitud tausta, mis välistab objektide monokulaarse vaatluse (lubatud mõõtmisviga on 1–2 tolli).

Binokulaarne nägemine annab ümbritseva maailma kolmemõõtmelise taju kolmemõõtmelises ruumis. Selle visuaalse funktsiooni abil saab inimene katta tähelepanuga mitte ainult tema ees olevaid, vaid ka külgedel asuvaid esemeid. Binokulaarset nägemist nimetatakse ka stereoskoopiliseks. Mis on täis stereoskoopilise maailmataju rikkumist ja kuidas visuaalset funktsiooni parandada? Mõelge artiklis esitatud küsimustele.

Mis on binokulaarne nägemine? Selle ülesanne on pakkuda monoliitset visuaalset pilti, ühendades mõlema silma kujutised üheks pildiks. Binokulaarse taju tunnuseks on kolmemõõtmelise maailmapildi moodustamine koos objektide asukoha ja nendevahelise kauguse määramisega perspektiivis.

Monokulaarne nägemine suudab määrata objekti kõrgust ja mahtu, kuid ei anna aimu objektide vastastikusest asendist tasapinnal. Binokulaarsus on maailma ruumiline taju, mis annab ümbritsevast reaalsusest tervikliku 3D-pildi.

Märge! Binokulaarsus parandab nägemisteravust, tagades visuaalsete kujutiste selge taju.

Kaheaastaselt hakkab kujunema mahuline taju: laps suudab tajuda maailma kolmemõõtmelise pildina. Vahetult pärast sündi see võime silmamunade liikumise ebajärjekindluse tõttu puudub - silmad "ujuvad". Kahe kuu vanuselt oskab imik objekti juba silmadega fikseerida. Kolme kuu vanuselt jälgib laps liikuvaid objekte, mis asuvad silmade vahetus läheduses - rippuvad heledad mänguasjad. See tähendab, et moodustub binokulaarne fikseerimine ja fusioonirefleks.

Kuue kuu vanuselt on imikud juba võimelised nägema erinevatel kaugustel asuvaid objekte. 12-16. eluaastaks on silmapõhja täielikult stabiliseerunud, mis näitab binokulaarsuse kujunemise protsessi lõppemist.

Miks on binokulaarne nägemine halvenenud? Stereoskoopilise kujutise täiuslikuks arendamiseks on vaja teatud tingimusi:

• strabismuse puudumine;
• silma lihaste koordineeritud töö;
• silmamunade koordineeritud liigutused;
• nägemisteravus alates 0,4;
• võrdne nägemisteravus mõlemas silmas;
• perifeerse ja kesknärvisüsteemi nõuetekohane toimimine;
• läätse, võrkkesta ja sarvkesta struktuuri patoloogia puudub.

Samuti on nägemiskeskuste normaalseks tööks silmamunade asukoha sümmeetria, nägemisnärvide patoloogia puudumine, mõlema silma sarvkesta murdumisastme kokkulangevus ja mõlema silma sama nägemine. vajalik. Nende parameetrite puudumisel on binokulaarne nägemine halvenenud. Samuti on stereoskoopiline nägemine ühe silma puudumisel võimatu.

Stereoskoopiline nägemine sõltub aju visuaalsete keskuste korrektsest toimimisest, mis koordineerib kahe pildi üheks liitmise fusioonirefleksi.

stereoskoopiline nägemishäire

Selge kolmemõõtmelise pildi saamiseks on vajalik mõlema silma koordineeritud töö. Kui silmade toimimine ei ole koordineeritud, räägime nägemisfunktsiooni patoloogiast.

Binokulaarse nägemise rikkumine võib tekkida järgmistel põhjustel:

• lihaste koordinatsiooni patoloogia - motoorne häire;
• piltide üheks tervikuks sünkroniseerimise mehhanismi patoloogia - sensoorne häire;
• sensoorsete ja motoorsete häirete kombinatsioon.

Binokulaarse nägemise määramine toimub ortooptiliste seadmete abil. Esimene kontroll tehakse kolmeaastaselt: imikuid testitakse visuaalse funktsiooni sensoorsete ja motoorsete komponentide töö suhtes. Strabismusega tehakse binokulaarse nägemise sensoorse komponendi täiendav test. Oftalmoloog on spetsialiseerunud stereoskoopilise nägemise probleemidele.

Lapse õigeaegne läbivaatus silmaarsti poolt hoiab ära kõõrdsilmsuse ja tõsiste nägemisprobleemide tekke tulevikus.

Mis põhjustab stereoskoopilise nägemise rikkumist? Need sisaldavad:

• silmade sobimatu murdumine;
• silma lihaste defektid
• kolju luude deformatsioon;
• orbiidi kudede patoloogilised protsessid;
• aju patoloogia;
• mürgine mürgistus;
• neoplasmid ajus;
• nägemisorganite kasvajad.

Strabismus on nägemissüsteemi kõige levinum patoloogia.

Strabismus

Strabismus on alati binokulaarse nägemise puudumine, kuna mõlema silmamuna visuaalsed teljed ei koondu. Patoloogial on mitu vormi:

• kehtiv;
• vale;
• peidetud.

Kõõrdsilmsuse vale vormi korral on olemas stereoskoopiline maailmataju - see võimaldab eristada seda tõelisest strabismust. Vale strabismus ei vaja ravi.

Heterofooria (varjatud strabismus) tuvastatakse järgmise meetodiga. Kui patsient sulgeb ühe silma paberilehega, kaldub ta kõrvale. Kui paberileht eemaldatakse, on silmamuna õiges asendis. See funktsioon ei ole defekt ega vaja ravi.

Nägemisfunktsiooni rikkumine strabismuse korral väljendub järgmistes sümptomites:

• tekkiva maailmapildi hargnemine;
• sagedane pearinglus koos iiveldusega;
• pea kallutamine kahjustatud silmalihase suunas;
• silmalihase blokeerimine.

Strabismuse arengu põhjused on järgmised:

• pärilik tegur;
• peavigastus;
• rasked infektsioonid;
• psüühikahäire;
• kesknärvisüsteemi patoloogia.

Strabismust saab korrigeerida, eriti varases eas. Haiguse raviks kasutatakse erinevaid meetodeid:

• füsioteraapia kasutamine;
• füsioteraapia;
• silmaläätsed ja prillid;
• laserkorrektsioon.

Heterofooriaga on võimalik silmade väsimus ja kahelinägemine. Sel juhul kasutatakse püsivaks kandmiseks prismaprille. Raske heterofooria korral tehakse kirurgiline korrektsioon, nagu ilmselge strabismuse korral.

Paralüütilise kõõrdsilmsusega eemaldatakse kõigepealt nägemisdefekti põhjustanud põhjus. Laste kaasasündinud paralüütilist strabismust tuleb ravida võimalikult varakult. Omandatud paralüütiline strabismus on tüüpiline täiskasvanud patsientidele, kellel on olnud raskeid infektsioone või siseorganite vaevusi. Ravi strabismuse põhjuse kõrvaldamiseks on tavaliselt pikaajaline.

Traumajärgset strabismust ei korrigeerita kohe: vigastuse hetkest peab mööduma 6 kuud. Sel juhul on näidustatud kirurgiline sekkumine.

Kuidas diagnoosida binokulaarset nägemist

Binokulaarne nägemine määratakse järgmiste seadmete abil:

• autorefraktomeeter;
• oftalmoskoop;
• pilulamp;
• monobinoskoop.

Kuidas binokulaarset nägemist ise määrata? Selleks on välja töötatud lihtsad meetodid. Vaatleme neid.

Sokolovi tehnika

Hoidke ühe silma juures binoklit meenutavat õõnsat eset, näiteks rullpaberit. Keskenduge oma silmad läbi toru ühele kaugel olevale objektile. Nüüd viige oma peopesa avatud silma juurde: see asub toru otsa lähedal. Kui binokulaarsus pole tasakaalust väljas, leiad peopesast augu, mille kaudu saad jälgida kauget objekti.

Vasika meetod

Võtke paar viltpliiatsit/pliiatsit: ühte hoitakse horisontaalselt, teist vertikaalselt. Nüüd proovige sihtida ja ühendada vertikaalne pliiats horisontaalse pliiatsiga. Kui binokulaarsus ei ole kahjustatud, saate seda hõlpsalt teha, sest ruumis orienteerumine on hästi arenenud.

Lugemismeetod

Hoidke pliiatsit või pliiatsit ninaotsa ees (2-3 cm) ja proovige lugeda trükitud teksti. Kui suudate tekstist täielikult aru saada ja seda lugeda, ei ole motoorsed ja sensoorsed funktsioonid kahjustatud. Võõrkeha (pliiats nina ees) ei tohiks segada teksti tajumist.

Binokulaarsete defektide ennetamine

Täiskasvanute binokulaarne nägemine võib halveneda mitmel põhjusel. Korrektsioon seisneb silmalihaste tugevdamise harjutustes. Samal ajal suletakse terve silm ja patsient on koormatud.

Harjutus

Seda stereoskoopilise nägemise arendamise harjutust saab teha kodus. Toimingute algoritm on järgmine:

1. Kinnitage visuaalne objekt seinale.
2. Liikuge seinast kahe meetri kaugusele.
3. Sirutage oma käsi ettepoole tõstetud nimetissõrmega.
4. Liigutage tähelepanu fookus visuaalsele objektile ja vaadake seda läbi sõrmeotsa – sõrmeots peaks jagunema kaheks.
5. Liigutage tähelepanu fookus sõrmelt visuaalsele objektile – nüüd peaks see jagunema kaheks.

Selle harjutuse eesmärk on vaheldumisi suunata tähelepanu fookust sõrmelt objektile. Stereoskoopilise nägemise õige arengu oluline näitaja on tajutava pildi selgus. Kui pilt on udune, näitab see monokulaarset nägemist.

Tähtis! Kõik silmaharjutused tuleks eelnevalt silmaarstiga arutada.

Nägemispuude ennetamine lastel ja täiskasvanutel:

• te ei saa lamades raamatuid lugeda;
• töökoht peaks olema hästi valgustatud;
• võtke regulaarselt C-vitamiini, et vältida seniilse nägemise kaotust;
• regulaarselt täiendada keha oluliste mineraalide kompleksiga;
• peaksite regulaarselt silmalihaseid pingest vabastama - vaadake kaugusesse, sulgege ja avage silmad, pöörake silmamuna.

Samuti tuleks regulaarselt käia silmaarsti juures kontrollis, järgida tervislikke eluviise, koormata silmi ja mitte lasta neil väsida, teha silmaharjutusi, ravida silmahaigusi õigeaegselt.

Tulemus

Binokulaarne nägemine on võime tajuda maailmapilti mõlema silmaga, määrata objektide kuju ja parameetreid, navigeerida ruumis ja määrata objektide asukohta üksteise suhtes. Binokulaarsuse puudumine on alati elukvaliteedi langus, mis on tingitud maailmapildi piiratud tajumisest, samuti tervise rikkumine. Strabismus on üks binokulaarse nägemise kahjustuse tagajärgi, mis võivad olla kaasasündinud või omandatud. Kaasaegne meditsiin saab hõlpsasti hakkama visuaalsete funktsioonide taastamisega. Mida varem nägemise korrigeerimisega alustada, seda edukam on tulemus.

Kuulsa Ameerika neurofüsioloogi, Nobeli preemia laureaadi raamat võtab kokku kaasaegsed ideed selle kohta, kuidas visuaalse süsteemi, sealhulgas ajukoore närvistruktuurid on paigutatud ja kuidas nad visuaalset teavet töötlevad. Kõrge teadusliku esitlustasemega raamat on kirjutatud lihtsas, selges keeles, kaunilt illustreeritud. See võib olla nägemise ja visuaalse taju füsioloogia õpik.

Bioloogia- ja meditsiiniülikoolide üliõpilastele, neurofüsioloogidele, oftalmoloogidele, psühholoogidele, arvutitehnoloogia ja tehisintellekti spetsialistidele.

Raamat:

<<< Назад

Edasi >>>

Kahe võrkkesta kujutise võrdlusel põhinev kauguse hindamise mehhanism on nii usaldusväärne, et paljud inimesed (kui nad ei ole psühholoogid ja nägemisfüsioloogid) pole selle olemasolust isegi teadlikud. Selle mehhanismi tähtsuse mõistmiseks proovige sõita autoga või jalgrattaga, mängida tennist või suusatada paar minutit ühe silmaga kinni. Stereoskoobid on moest läinud ja neid leiab vaid antiigipoodidest. Enamik lugejaid on aga vaadanud stereoskoopilisi filme (kus vaataja peab kandma spetsiaalseid prille). Nii stereoskoobi kui ka stereoskoopiliste prillide tööpõhimõte põhineb stereopsismehhanismi kasutamisel.

Võrkkesta kujutised on kahemõõtmelised, kuid me näeme maailma kolmemõõtmelisena. On ilmne, et objektide kauguse määramise oskus on oluline nii inimestele kui ka loomadele. Samamoodi tähendab objektide kolmemõõtmelise kuju tajumine suhtelise sügavuse hindamist. Vaatleme lihtsa näitena ümmargust objekti. Kui see on vaatejoone suhtes kaldu, on selle kujutis võrkkestal elliptiline, kuid tavaliselt tajume sellist objekti kergesti ümarana. Selleks on vaja sügavuse tajumise oskust.

Inimesel on sügavuse hindamiseks palju mehhanisme. Mõned neist on nii ilmsed, et neid vaevalt mainitakse. Siiski mainin need ära. Kui objekti ligikaudne suurus on teada, näiteks selliste objektide puhul nagu inimene, puu või kass, siis saame hinnata kaugust selleni (kuigi on oht eksida, kui kohtame kääbus, bonsai või lõvi). Kui üks objekt asub teisest ees ja varjab seda osaliselt, siis tajume eesmist objekti lähemal asuvana. Kui võtame paralleelsete joonte projektsiooni, näiteks kaugusesse suunduvad raudteerööpad, siis projektsioonis need koonduvad. See on näide perspektiivist – väga tõhus sügavuse mõõt. Seina kumer osa paistab ülemises osas heledam, kui valgusallikas asub kõrgemal (tavaliselt on valgusallikad üleval) ning selle pinna süvend, kui seda ülalt valgustada, tundub ülemises osas tumedam. . Kui valgusallikas asetatakse allapoole, näeb mõhk välja nagu süvend ja süvend näeb välja nagu kühm. Oluline kauguse näitaja on liikumise parallaks- lähemate ja kaugemate objektide näiv suhteline nihkumine, kui vaatleja liigutab pead vasakule-paremale või üles-alla. Kui mõnda tahket objekti pöörata, isegi väikese nurga all, ilmneb kohe selle ruumiline kuju. Kui fokuseerime oma silmaläätse lähedalasuvale objektile, on kaugemal asuv objekt fookusest väljas; seega läätse kuju muutmine, s.o. muutes silma akommodatsiooni (vt ptk 2 ja 6), suudame hinnata objektide kaugust. Kui muudate mõlema silma telgede suhtelist suunda, tuues need kokku või hajutades (teostades konvergentsi või lahknemist), saate objekti kaks kujutist kokku viia ja neid selles asendis hoida. Seega saab kas läätse või silmade asendit kontrollides hinnata objekti kaugust. Nendel põhimõtetel põhinevad mitmete kaugusmõõtjate konstruktsioonid. Kõik muud seni loetletud kaugusmõõtmised, välja arvatud konvergents ja lahknevus, on monokulaarsed. Kõige olulisem sügavuse tajumise mehhanism, stereopsis, sõltub kahe silma jagamisest. Mis tahes kolmemõõtmelise stseeni vaatamisel moodustavad kaks silma võrkkestale veidi erinevad kujutised. Selles saate hõlpsasti veenduda, kui vaatate otse ette ja liigutate pead kiiresti küljelt küljele umbes 10 cm võrra või sulgete kiiresti kordamööda ühe või teise silma. Kui teie ees on lame objekt, ei märka te erilist erinevust. Kui aga stseen sisaldab sinust erineval kaugusel olevaid objekte, märkad pildil olulisi muutusi. Stereopsise ajal võrdleb aju sama stseeni pilte kahel võrkkestal ja hindab suhtelist sügavust suure täpsusega.

Oletame, et vaatleja fikseerib oma pilguga kindla punkti P. See väide on samaväärne ütlemisega: silmad on suunatud nii, et punkti kujutised on mõlema silma keskses süvendis (F joonisel 103). Oletame nüüd, et Q on teine ​​punkt ruumis, mis tundub vaatlejale paiknevat P-ga samal sügavusel. Olgu Q L ja Q R punkti Q kujutised vasaku ja parema silma võrkkestal. Sel juhul nimetatakse punkte Q L ja Q R vastavad punktid kaks võrkkesta. On ilmne, et kaks võrkkesta kesksete süvenditega kokku langevat punkti vastavad. Samuti on geomeetrilistest kaalutlustest selge, et punkt Q, mis vaatleja hinnangul asub Q-st lähemal, annab võrkkestale kaks projektsiooni - Q "L ja Q" R - mittevastavates punktides, mis asuvad üksteisest kaugemal kui võrkkestas. juhul kui need punktid oleksid vastavad (seda olukorda on kujutatud joonise paremal küljel.) Samamoodi, kui vaatlejast kaugemal asuvat punkti arvestada, siis selgub, et selle võrkkesta projektsioonid asuvad lähemal üksteisele kui vastavad punktid. Eespool öeldu vastavate punktide kohta on osalt definitsioonid, osalt geomeetrilistest kaalutlustest tulenevad väited.Selle küsimuse käsitlemisel võetakse arvesse ka taju psühhofüsioloogiat, kuna vaatleja hindab subjektiivselt, kas objekt asub punktile P kaugemal või lähemal. Tutvustame veel ühe definitsiooni. Kõik punktid , mida nagu punkt Q (ja muidugi ka punkt P) tajutakse võrdsel kaugusel, asuvad horoptera- punkte P ja Q läbiv pind, mille kuju erineb nii tasapinnast kui ka sfäärist ning sõltub meie võimest hinnata kaugust, s.t. meie ajust. Kaugused fovea F ja Q-punkti projektsioonide (Q L ja Q R) vahel on lähedased, kuid mitte võrdsed. Kui need oleksid alati võrdsed, oleks horopteri ja horisontaaltasandi lõikejoon ring.

Riis. 103. Vasak: kui vaatleja vaatab punkti P, siis kaks tema kujutist (projektsiooni) langevad kahe silma keskmistesse süvenditesse (punkt F). Q - punkt, mis on vaatleja sõnul temast samal kaugusel kui P. Sel juhul ütleme, et Q-punkti kaks projektsiooni (Q L ja Q R) langevad võrkkesta vastavatesse punktidesse. (Pinda, mis koosneb kõigist punktidest Q, mis näivad olevat vaatlejast samal kaugusel, sama mis punktiga P, nimetatakse horopteriks, mis läbib punkti P). Paremal: kui punkt Q "on vaatlejale lähemal kui Q, siis on selle võrkkesta projektsioonid (Q" L ja Q "R) horisontaalselt üksteisest kaugemal kui siis, kui nad asuksid vastavates punktides. Kui punkt Q" oleks kaugemal, siis oleks projektsioonid Q "L" ja Q "R nihutatud horisontaalselt üksteisele lähemale.

Oletame nüüd, et me fikseerime oma silmadega teatud ruumipunkti ja selles ruumis on kaks punktvalgusallikat, mis annavad igale võrkkestale projektsiooni valguspunkti kujul, ja need punktid ei vasta: vahemaa nende vahel on mitu rohkem, kui vastavate punktide vahel. Kõik sellised kõrvalekalded vastavate punktide asukohast kutsume esile ebavõrdsus. Kui see kõrvalekalle horisontaalsuunas ei ületa 2° (võrkkestal 0,6 mm) ja vertikaalselt ei ületa paari kaareminutit, siis tajume visuaalselt ühte ruumipunkti, mis asub lähemal kui see, mille me fikseerime. Kui punkti projektsioonide vahelised kaugused ei ole suuremad, vaid vähem, kui vastavate punktide vahel, siis näib see punkt paiknevat fikseerimispunktist kaugemal. Lõpuks, kui vertikaalne kõrvalekalle ületab mõne kaareminuti või horisontaalne kõrvalekalle on suurem kui 2°, siis näeme kahte eraldi punkti, mis võivad tunduda olevat fikseerimispunktist kaugemal või sellele lähemal. Need katsetulemused illustreerivad stereotaju aluspõhimõtet, mille sõnastas esmakordselt 1838. aastal Sir C. Wheatstone (kes leiutas ka seadme, mida elektrotehnikas tuntakse "Wheatstone'i sillana").

Tundub peaaegu uskumatu, et enne seda avastust ei paistnud keegi mõistvat, et kahe silma võrkkestale projitseeritud kujutiste peened erinevused võivad tekitada selge sügavuse mulje. Sellist stereoefekti saab mõne minutiga demonstreerida iga inimene, kes suudab oma silmade telgesid meelevaldselt vähendada või eraldada, või see, kellel on pliiats, paberitükk ja mitu väikest peeglit või prismat. Ei ole selge, kuidas Euclid, Archimedes ja Newton selle avastuse vahele jätsid. Wheatstone märgib oma artiklis, et Leonardo da Vinci jõudis selle põhimõtte avastamisele väga lähedale. Leonardo tõi välja, et ruumilise stseeni ees asuvat palli näeb iga silm erinevalt - vasaku silmaga näeme selle vasakut poolt veidi kaugemal ja parema silmaga - paremat. Wheatstone märgib veel, et kui Leonardo oleks valinud kera asemel kuubi, oleks ta kindlasti märganud, et selle projektsioonid on erinevate silmade jaoks erinevad. Pärast seda võib ta, nagu Wheatstone, olla huvitatud sellest, mis juhtuks, kui kaks sarnast kujutist projitseeritakse spetsiaalselt kahe silma võrkkestale.

Oluline füsioloogiline tõsiasi on see, et sügavusaisting (s.o. võime "otse" näha, kui üks või teine ​​objekt asub fikseerimispunktist kaugemal või lähemal) tekib siis, kui kaks võrkkesta kujutist on horisontaalsuunas üksteise suhtes veidi nihutatud. - üksteisest eemale viidud või, vastupidi, lähestikku (välja arvatud juhul, kui see nihe ületab umbes 2° ja vertikaalne nihe on nullilähedane). See vastab loomulikult geomeetrilistele seostele: kui objekt asub teatud kauguse võrdluspunkti suhtes lähemal või kaugemal, nihutatakse selle võrkkesta projektsioonid horisontaalselt üksteisest eemale või lähendatakse, samas kui olulist vertikaalset nihet ei toimu. piltidest.

See on Wheatstone'i leiutatud stereoskoobi toimimise alus. Stereoskoop oli umbes pool sajandit nii populaarne, et see oli peaaegu igas kodus. Sama põhimõte on aluseks stereofilmidele, mida me nüüd vaatame, kasutades selleks spetsiaalseid polaroidprille. Stereoskoobi algses kujunduses vaatas vaatleja kahte kasti paigutatud pilti, kasutades kahte peegli, mis olid paigutatud nii, et kumbki silm nägi ainult ühte pilti. Nüüd kasutatakse mugavuse huvides sageli prismasid ja teravustamisläätsi. Kaks pilti on igati identsed, välja arvatud väikesed horisontaalsed nihked, mis jätavad mulje sügavusest. Igaüks saab teha stereoskoobis kasutamiseks sobiva foto, valides fikseeritud objekti (või stseeni), tehes pildi, liigutades seejärel kaamerat 5 sentimeetrit paremale või vasakule ja tehes teise pildi.

Kõigil ei ole stereoskoobiga sügavust tajuda. Saate hõlpsasti oma stereopsist ise kontrollida, kui kasutate joonisel fig 1 näidatud stereopaare. 105 ja 106. Kui teil on stereoskoop, saate siin näidatud stereopaaridest koopiad teha ja need stereoskoopi kleepida. Samuti võite asetada õhukese papitüki risti kahe samast stereopaarist pärit pildi vahele ja proovida oma pilti mõlema silmaga vaadata, seades silmad paralleelselt, justkui vaataksite kaugusesse. Samuti saab õppida sõrmega silmi sisse ja välja liigutama, asetades selle silmade ja stereopaari vahele ning liigutades seda edasi või tagasi, kuni pildid sulanduvad, misjärel (see on kõige keerulisem) saab ühendatud pilti uurida. , püüdes seda mitte kaheks jagada. Kui see õnnestub, on näilised sügavusesuhted vastupidised stereoskoobi kasutamisel tajutavatele.

Riis. 104. AGA. Wheatstone'i stereoskoop. B. Wheatstone'i stereoskoobi skeem, mille on ise koostanud. Vaatleja istub kahe peegli (A ja A") ees, mis on tema pilgu suuna suhtes 40° nurga all, ja vaatab kahte vaateväljas kombineeritud pilti - E (parema silmaga) ja E. " (vasaku silmaga). Hiljem loodud lihtsamas versioonis asetatakse kaks pilti kõrvuti nii, et nende keskpunktide vahe on ligikaudu võrdne silmade vahega. Kaks prismat nihutavad pilgu suunda nii, et õige lähenemise korral näeb vasak silm vasakut pilti ja parem silm paremat pilti. Saate ise proovida ilma stereoskoobita hakkama saada, kujutades ette, et vaatate silmadega, mille teljed on paralleelselt seatud, väga kaugel asuvat objekti. Siis vaatab vasak silm vasakut pilti ja parem silm paremat.

Isegi kui te ei suuda seda kogemust sügavuse tajumisega korrata – kas siis sellepärast, et teil pole stereoskoopi või kuna te ei saa silmade telgi meelevaldselt kokku liigutada – saate ikkagi aru asja olemusest, kuigi ei saa stereonaudingut.

Ülemises stereopaaris joonisel fig. 105 kahes ruudukujulises raamis on väike ring, millest üks on keskelt veidi vasakule nihutatud ja teine ​​veidi paremale. Kui arvestada seda stereopaari kahe silmaga, kasutades stereoskoopi või muud kujutise joondamise meetodit, näete ringi mitte lehe tasapinnas, vaid selle ees umbes 2,5 cm kaugusel. Kui arvestada ka alumine stereopaar joonisel fig. 105, on ring nähtav lehe tasapinna taga. Sa tajud ringi asendit sel viisil, sest sinu silmade võrkkestale saab täpselt sama info nagu ring tõesti asub raami tasapinna ees või taga.

Riis. 105. Kui ülemine stereopaar on sisestatud stereoskoopi, siis vaatab ring kaadri tasapinnast ette. Alumises stereopaaris asub see kaadri tasapinna taga. (Seda katset saate teha ilma stereoskoobita, silmade lähenemise või lahknemise teel; lähenemine on enamiku inimeste jaoks lihtsam. Asjade hõlbustamiseks võite võtta papitüki ja asetada see kahe stereopaari kujutise vahele. Algul , võib see harjutus tunduda teile raske ja tüütu; ärge olge alguses innukas Silmade lähenemisel ülemisele stereopaarile on ring nähtav tasapinnast kaugemal ja alumisel - lähemal).

1960. aastal tuli Bela Jules ettevõttest Bell Telephone Laboratories välja väga kasuliku ja elegantse tehnikaga stereoefekti demonstreerimiseks. Joonisel fig. 107 näib esmapilgul olevat homogeenne väikeste kolmnurkade mosaiik. Nii see on, välja arvatud see, et keskosas on peidetud suurema suurusega kolmnurk. Kui vaatate seda pilti kahe värvilise tsellofaanitükiga, mis on teie silmade ette asetatud - ühe silma ees punane ja teise ees roheline, peaksite nägema keskel kolmnurka, mis ulatub lehe tasapinnast ette. , nagu eelmisel juhul väikese ringiga stereopaaridel . (Esimesel korral peate võib-olla umbes minuti jälgima, kuni tekib stereoefekt.) Kui vahetate tsellofaani tükid, toimub sügavuse inversioon. Nende Yuleshi stereopaaride väärtus seisneb selles, et kui teie stereotaju on häiritud, ei näe te ümbritseva tausta ees ega taga kolmnurka.

Riis. 106. Veel üks stereopaar.

Kokkuvõttes võib öelda, et meie võime stereoefekti tajuda sõltub viiest tingimusest:

1. Sügavuse kaudseid märke on palju - mõne objekti osaline varjamine teiste poolt, liikumise parallaks, objekti pöörlemine, suhtelised mõõtmed, varjude heide, perspektiiv. Stereopsis on aga kõige võimsam mehhanism.

2. Kui fikseerime silmaga ruumipunkti, siis langevad selle punkti projektsioonid mõlema võrkkesta kesksesse süvendisse. Iga punkt, mida peetakse silmast samal kaugusel kui fikseerimispunkt, moodustab võrkkesta vastavates punktides kaks projektsiooni.

3. Stereoefekti määrab lihtne geomeetriline fakt – kui objekt on fikseerimispunktist lähemal, siis on selle kaks võrkkesta projektsiooni kaugemal kui vastavad punktid.

4. Peamine järeldus katsealustega tehtud katsete tulemuste põhjal on järgmine: objekt, mille projektsioonid parema ja vasaku silma võrkkestale langevad vastavatele punktidele, tajutakse paiknevana silmadest samal kaugusel kui punkt. fikseerimisest; kui selle objekti projektsioonid on vastavate punktidega võrreldes üksteisest eemale nihutatud, näib objekt paiknevat fikseerimispunktile lähemal; kui need on vastupidi lähedal, tundub objekt paiknevat fikseerimispunktist kaugemal.

5. Horisontaalse projektsiooni nihkega üle 2° või vertikaalse nihkega rohkem kui mõne kaareminutiga toimub kahekordistumine.

Riis. 107. Selle pildi saamiseks kutsutakse anaglüüf, Bela Jules ehitas kõigepealt kaks juhuslikult paigutatud väikeste kolmnurkade süsteemi; need erinesid ainult selle poolest, et 1) ühes süsteemis olid valgel taustal punased kolmnurgad, teises aga valgel taustal rohelised kolmnurgad; 2) suure kolmnurkse tsooni piires (joonise keskkoha lähedal) on kõik rohelised kolmnurgad punastega võrreldes mõnevõrra vasakule nihkunud. Pärast seda on kaks süsteemi joondatud, kuid väikese nihkega, nii et kolmnurgad ise ei kattu. Kui tekkivat pilti vaadata läbi rohelise tsellofaanfiltri, on nähtavad ainult punased elemendid ja kui läbi punase filtri, siis ainult rohelised elemendid. Kui paned ühe silma ette rohelise ja teise silma ette punase, näed lehe ees umbes 1 cm väljaulatuvat suurt kolmnurka. Kui filtreid vahetada, on kolmnurk näha lehe tasapinna taga.

<<< Назад

Edasi >>>