Стереоскопично зрение. Какво е стереоскопично зрение?Човешкото зрение двуизмерно или триизмерно е?

В книгата на известния американски неврофизиолог, лауреат Нобелова награда, обобщава съвременните идеи за това как са структурирани невронните структури на зрителната система, включително мозъчната кора, и как те обработват визуална информация. С високо научно ниво на изложение, книгата е написана на прост, ясен език и красиво илюстрирана. Тя може да служи учебно помагалопо физиология на зрението и зрителното възприятие.

За студенти от биологични и медицински университети, неврофизиолози, офталмолози, психолози, специалисти по компютърна технологияи изкуствен интелект.

Книга:

<<< Назад

Напред >>>

Механизмът за оценка на разстоянието, базиран на сравнението на две изображения на ретината, е толкова надежден, че много хора (освен ако не са психолози или специалисти по зрителна физиология) дори не знаят за неговото съществуване. За да видите важността на този механизъм, опитайте да шофирате кола или велосипед, да играете тенис или ски за няколко минути със затворено око. Стереоскопите излязоха от мода и можете да ги намерите само в антикварните магазини. Повечето читатели обаче са гледали стереоскопични филми (когато зрителят трябва да носи специални очила). Принципът на работа както на стереоскопа, така и на стереоскопичните очила се основава на използването на стереопсисния механизъм.

Изображенията върху ретината са двуизмерни, но ние виждаме света в три измерения. Очевидно способността за определяне на разстоянието до обектите е важна както за хората, така и за животните. По същия начин, възприемането на триизмерната форма на обектите означава преценка на относителната дълбочина. Помислете за прост примеркръгъл предмет. Ако е разположен наклонено спрямо линията на зрението, изображението му върху ретината ще бъде елипсовидно, но обикновено лесно възприемаме такъв обект като кръгъл. Това изисква способност за възприемане на дълбочина.

Хората имат много механизми за преценка на дълбочината. Някои от тях са толкова очевидни, че едва ли заслужават да бъдат споменавани. Въпреки това ще ги спомена. Ако размерът на даден обект е приблизително известен, например в случай на обекти като човек, дърво или котка, тогава можем да преценим разстоянието до него (въпреки че има риск от грешка, ако срещнем джудже, дърво джудже или лъв). Ако един обект е разположен пред друг и частично го закрива, тогава ние възприемаме предния обект като по-близо. Ако вземете проекция на успоредни линии, например железопътни релси, отиващи в далечината, тогава в проекцията те ще се приближат. Това е пример за перспектива, много ефективен показател за дълбочина. Изпъкнал участък от стена изглежда по-светъл в горната си част, ако източникът на светлина е разположен по-високо (обикновено източниците на светлина са разположени отгоре), а вдлъбнатина в повърхността му, ако е осветена отгоре, изглежда по-тъмна в горната част. Ако източникът на светлина е поставен на дъното, тогава изпъкналостта ще изглежда като вдлъбнатина, а вдлъбнатината ще изглежда като изпъкналост. Важен знакразстояние служи паралакс на движение- видимото относително изместване на близки и по-далечни обекти, ако наблюдателят движи главата си наляво и надясно или нагоре и надолу. Ако твърд обект се завърти, дори под малък ъгъл, неговата триизмерна форма веднага се разкрива. Ако фокусираме лещата на окото си върху близък обект, тогава по-отдалечен обект ще бъде извън фокус; като по този начин се променя формата на лещата, т.е. Променяйки акомодацията на окото (вижте глави 2 и 6), ние получаваме възможност да оценим разстоянието на обектите. Ако промените относителната посока на осите на двете очи, като ги съберете или раздалечите (извършвайки конвергенция или дивергенция), тогава можете да съберете две изображения на обект и да ги задържите в това положение. По този начин, чрез контролиране или на лещата, или на позицията на очите, е възможно да се прецени разстоянието до даден обект. Конструкциите на редица далекомери се основават на тези принципи. С изключение на конвергенцията и дивергенцията, всички останали мерки за разстояние, изброени досега, са монокулярни. Най-важният механизъм за възприемане на дълбочина, стереопсисът, зависи от съвместното използване на двете очи. Когато гледате каквато и да е триизмерна сцена, двете очи формират малко по-различни изображения върху ретината. Можете лесно да проверите това, ако погледнете право напред и бързо преместите главата си от едната страна на другата с около 10 см или бързо затворете едното или другото око. Ако имате плосък предмет пред себе си, няма да забележите голяма разлика. Ако обаче сцената включва обекти на различни разстояния от вас, ще забележите значителни промени в картината. По време на стереопсис мозъкът сравнява изображения на една и съща сцена на две ретини и оценява относителната дълбочина с голяма точност.

Да предположим, че наблюдателят фиксира с поглед определена точка P. Това твърдение е еквивалентно, ако кажем: очите са насочени по такъв начин, че изображенията на точката се появяват в централната ямка на двете очи (F на фиг. 103) . Нека сега приемем, че Q е друга точка в пространството, която изглежда на наблюдателя като разположена на същата дълбочина като P. Нека Q L и Q R са изображенията на точка Q върху ретината на лявото и дясното око. В този случай точките Q L и Q R се наричат съответни точкидве ретини. Очевидно ще съответстват две точки, съвпадащи с централната фовея на ретината. От геометрични съображения също така е ясно, че точката Q", оценена от наблюдателя като разположена по-близо от Q, ще даде две проекции върху ретината - Q" L и Q" R - в несъответстващи точки, разположени по-далеч една от друга от в случай, че тези точки съответстват (тази ситуация е изобразена от дясната страна на фигурата). По същия начин, ако разгледаме точка, разположена по-далеч от наблюдателя, се оказва, че нейните проекции върху ретината ще бъдат разположени по-близо една до друга от съответните точки. казаното по-горе за съответните точки е отчасти определения и отчасти твърдения, произтичащи от геометрични съображения. При разглеждането на този въпрос се взема предвид и психофизиологията на възприятието, тъй като наблюдателят субективно преценява дали обектът е разположен по-далеч или по-близо до точка P. Нека въведем друго определение.Всички точки , които, подобно на точка Q (и, разбира се, точка P), се възприемат като равноотдалечени, лежат на horoptera- повърхност, минаваща през точки P и Q, чиято форма се различава както от равнина, така и от сфера и зависи от способността ни да оценяваме разстоянието, т.е. от нашия мозък. Разстоянията от централната фовеа F до проекциите на точка Q (Q L и Q R) са близки, но не равни. Ако винаги бяха равни, тогава линията на пресичане на хороптера с хоризонталната равнина би била кръг.

Ориз. 103. Наляво:ако наблюдателят гледа точка P, то две от нейните изображения (проекции) попадат върху централната ямка на двете очи (точка F). Q е точка, която според наблюдателя е на същото разстояние от него като P. В този случай се казва, че две проекции на точка Q (Q L и Q R) попадат в съответните точки на ретината. (Повърхността, съставена от всички точки Q, които изглеждат на същото разстояние от наблюдателя като точка P, се нарича хороптер, преминаващ през точка P). На дясно:ако точката Q" е по-близо до наблюдателя от Q, тогава нейните проекции върху ретините (Q" L и Q" R) ще бъдат по-далеч една от друга хоризонтално, отколкото ако бяха в съответните точки. Ако точката Q" беше разположена по-далеч, тогава проекциите Q" L и Q" R ще бъдат изместени хоризонтално по-близо една до друга.

Нека сега приемем, че фиксираме с поглед определена точка в пространството и че в това пространство има два точкови източника на светлина, които дават проекция на всяка ретина под формата на светлинна точка, като тези точки не са съответни: разстоянието между тях е няколко Повече ▼,отколкото между съответните точки. Ние ще наричаме всяко такова отклонение от позицията на съответните точки несъответствие.Ако това отклонение в хоризонтална посока не надвишава 2° (0,6 mm върху ретината), а във вертикална посока не повече от няколко дъгови минути, тогава визуално ще възприемаме една точка в пространството, разположена по-близо от тази, която фиксираме . Ако разстоянията между проекциите на точката не са по-големи, а по-малко,отколкото между съответните точки, тогава тази точка ще изглежда разположена по-далеч от точката на фиксиране. И накрая, ако вертикалното отклонение надвишава няколко дъгови минути или хоризонталното отклонение надвишава 2°, тогава ще видим две отделни точки, които може да изглеждат разположени по-далеч или по-близо до точката на фиксиране. Тези експериментални резултати илюстрират основния принцип на стерео възприятието, формулиран за първи път през 1838 г. от сър C. Wheatstone (който също изобретява устройството, известно в електротехниката като „моста на Wheatstone“).

Изглежда почти невероятно, че до това откритие никой не е осъзнавал, че наличието на фини разлики в изображенията, проектирани върху ретината на двете очи, може да създаде ясно впечатление за дълбочина. Такъв стерео ефект може да бъде демонстриран за няколко минути от всеки, който може произволно да движи осите на очите си заедно или настрани, или от някой, който има молив, лист хартия и няколко малки огледала или призми. Не е ясно как Евклид, Архимед и Нютон са пропуснали това откритие. В статията си Уитстоун отбелязва, че Леонардо да Винчи е бил много близо до откриването на този принцип. Леонардо посочи, че топка, разположена пред всяка пространствена сцена, се вижда различно от всяко око - с лявото око я виждаме малко по-далеч лява страна, а с дясното око - дясното. Освен това Уитстоун отбелязва, че ако Леонардо беше избрал куб вместо топка, той със сигурност щеше да забележи, че неговите проекции за различни очиса различни. След това той може, подобно на Уитстоун, да се заинтересува какво би се случило, ако две подобни изображения бъдат специално проектирани върху ретината на две очи.

Важен физиологичен факт е, че усещането за дълбочина (т.е. способността „директно“ да се види дали определен обект е по-далеч или по-близо до точката на фиксиране) възниква в случаите, когато две изображения на ретината са леко изместени едно спрямо друго в хоризонтална посока - раздалечени или, обратно, приближени (освен ако това изместване не надвишава приблизително 2°, а вертикалното изместване е близо до нула). Това, разбира се, съответства на геометрични отношения: ако спрямо определена референтна точка на разстояние, даден обект е разположен по-близо или по-далеч, тогава неговите проекции върху ретината ще бъдат раздалечени или сближени хоризонтално, докато няма значително вертикално изместване на изображенията ще се появят.

Това е в основата на действието на изобретения от Уитстоун стереоскоп. Стереоскопът беше толкова популярен в продължение на около половин век, че се намираше в почти всеки дом. Същият принцип е в основата на стерео киното, което сега гледаме със специални очила Polaroid. В оригиналния дизайн на стереоскопа, наблюдателят гледаше две изображения, поставени в кутия, използвайки две огледала, които бяха разположени така, че всяко око виждаше само едно изображение. За удобство сега често се използват призми и фокусиращи лещи. Двете изображения са идентични по всякакъв начин, с изключение на леките хоризонтални отмествания, които създават впечатление за дълбочина. Всеки може да създаде снимка, подходяща за използване в стереоскоп, като избере неподвижен обект (или сцена), направи снимка и след това премести камерата 5 сантиметра надясно или наляво и направи втора снимка.

Не всеки има способността да възприема дълбочината с помощта на стереоскоп. Можете лесно да проверите своя стереопсис сами, ако използвате стерео двойките, показани на фиг. 105 и 106. Ако имате стереоскоп, можете да направите копия на стерео двойките, показани тук, и да ги поставите в стереоскопа. Можете също така да поставите тънко парче картон перпендикулярно между две изображения от една и съща стерео двойка и да се опитате да погледнете изображението си с всяко око, като поставите очите си успоредни, сякаш гледате в далечината. Можете също така да се научите да движите очите си заедно и настрани с пръста си, като го поставите между очите си и стерео двойката и го движите напред или назад, докато изображенията се слеят, след което (това е най-трудното) можете да разгледате обединеното изображение , опитвайки се да не го разделя на две. Ако можете да направите това, очевидните дълбочини ще бъдат противоположни на тези, възприемани при използване на стереоскоп.

Ориз. 104. А.Стереоскоп на Уитстоун. б.Диаграма на стереоскопа на Уитстоун, съставена от самия него. Наблюдателят седи пред две огледала (А и А"), поставени под ъгъл 40° спрямо посоката на погледа му, и гледа две картини, комбинирани в зрителното поле - Е (с дясното око) и Е “ (с лявото око). В по-късните създадени повече проста версиядве картини се поставят една до друга, така че разстоянието между центровете им да е приблизително равно на разстоянието между очите. Двете призми отклоняват посоката на погледа, така че при правилна конвергенция лявото око вижда лявото изображение, а дясното око вижда дясното изображение. Вие сами можете да опитате да се справите без стереоскоп, като си представите, че гледате много далечен обект с очи, чиито оси са разположени успоредно една на друга. Тогава лявото око ще гледа лявото изображение, а дясното око ще гледа дясното.

Дори и да не успеете да повторите експеримента с възприемането на дълбочината - било защото нямате стереоскоп, било защото не можете доброволно да преместите осите на очите си заедно - пак ще можете да разберете същността на въпроса, въпреки че ще не получавате удоволствие от стерео ефекта.

В горната стерео двойка на фиг. 105 в две квадратни рамки има малък кръг, единият от които е изместен леко вляво от центъра, а другият леко вдясно. Ако разгледате тази стереодвойка с двете очи, използвайки стереоскоп или друг метод за комбиниране на изображения, ще видите кръг не в равнината на листа, а пред него на разстояние около 2,5 см. Ако разгледате и долна стереодвойка на фиг. 105, тогава кръгът ще се вижда зад равнината на листа. Вие възприемате позицията на кръга по този начин, защото ретината на очите ви получава точно същата информация, както ако кръгът наистина либеше пред или зад равнината на рамката.

Ориз. 105. Ако горната стерео двойка се постави в стереоскоп, кръгът ще се появи разположен пред равнината на рамката. В долната стерео двойка тя ще бъде разположена зад равнината на рамката. (Можете да направите този експеримент без стереоскоп, чрез сближаване или разминаване на очите; за повечето хора сближаването е по-лесно. За да улесните задачата, можете да вземете парче картон и да го поставите между две изображения на стерео двойка. Първоначално това упражнение може да ви се стори трудно и досадно, не прекалявайте при първия опит. Когато очите се сближат в горната стереодвойка, кръгът ще се вижда по-далеч от равнината, а в долната - по-близо).

През 1960 г. Бела Джулс от Bell Telephone Laboratories излезе с много полезна и елегантна техника за демонстриране на стерео ефекта. Изображението, показано на фиг. 107, на пръв поглед изглежда като хомогенна произволна мозайка от малки триъгълници. Това е вярно, с изключение на това, че в централната част има скрит триъгълник по-голям размер. Ако гледате това изображение с две парчета цветен целофан, поставени пред очите ви - червено пред едното око и зелено пред другото, тогава трябва да видите триъгълник в центъра, стърчащ напред от равнината на листа, както в предишния случай с малък кръг върху стерео двойки . (Може да се наложи да гледате около минута първия път, докато се появи стерео ефектът.) Ако размените парчетата целофан, ще се получи инверсия на дълбочина. Стойността на тези стерео двойки Yulesz е, че ако имате нарушено стерео възприятие, няма да видите триъгълника пред или зад околния фон.

Ориз. 106. Още една стерео двойка.

За да обобщим, можем да кажем, че способността ни да възприемаме стерео ефекта зависи от пет условия:

1. Има много косвени признаци на дълбочина - частично затъмняване на едни обекти от други, паралакс на движение, въртене на обект, относителни размери, хвърляне на сенки, перспектива. Най-мощният механизъм обаче е стереопсисът.

2. Ако фиксираме погледа си в някаква точка в пространството, тогава проекциите на тази точка попадат в централната ямка на двете ретини. Всяка точка, за която се прецени, че се намира на същото разстояние от очите като точката на фиксиране, образува две проекции в съответните точки на ретината.

3. Стерео ефектът се обуславя от един прост геометричен факт - ако даден обект е по-близо до точката на фиксация, то двете му проекции върху ретината са по-далеч една от друга от съответните точки.

4. Основният извод, базиран на резултатите от експерименти с субекти, е следният: обект, чиито проекции върху ретината на дясното и лявото око попадат в съответните точки, се възприема като разположен на същото разстояние от очите като точка на фиксиране; ако проекциите на този обект се раздалечат в сравнение със съответните точки, обектът изглежда разположен по-близо до точката на фиксиране; ако, напротив, те са близо, обектът изглежда разположен по-далеч от точката на фиксиране.

5. Когато хоризонталното изместване на проекциите е повече от 2° или вертикалното изместване е повече от няколко дъгови минути, възниква двойно виждане.

Ориз. 107. За да се получи този образ, т.нар анаглиф,Бела Джулс първо конструира две системи от случайно разположени малки триъгълници; те се различаваха само по това, че 1) едната система имаше червени триъгълници на бял фон, а другата имаше зелени триъгълници на бял фон; 2) в голяма триъгълна зона (близо до центъра на картината) всички зелени триъгълници са леко изместени наляво в сравнение с червените. След това двете системи се комбинират, но с леко изместване, така че самите триъгълници да не се застъпват. Ако полученото изображение се гледа през зелен целофанов филтър, ще се виждат само червени елементи, а ако през червен филтър, ще се виждат само зелени елементи. Ако поставите зелен филтър пред едното око и червен филтър пред другото, ще видите голям триъгълник, стърчащ на около 1 см пред страницата. Ако филтрите са разменени, триъгълникът ще се вижда зад равнината на страницата.

<<< Назад

Напред >>>

30-09-2011, 10:29

Описание

Corpus callosum е мощен сноп от миелинизирани влакна, свързващи двете полукълба на мозъка. Стереоскопичното зрение (stereopsis) е способността да се възприема дълбочината на пространството и да се оценява разстоянието на обектите от очите. Тези две неща не са особено тясно свързани, но е известно, че малка част от влакната на corpus callosum наистина играят известна роля в стереопсиса. Оказа се удобно да включим и двете теми в една глава, тъй като при разглеждането им ще трябва да вземем предвид една и съща характеристика на структурата на зрителната система, а именно, че хиазмата съдържа както кръстосани, така и некръстосани влакна оптичен нерв.

Корпус калозум

Корпус калозум (на латински corpus callosum) е най-големият сноп от нервни влакна в цялата нервна система. По приблизителна оценка в него има около 200 милиона аксона. Истинският брой на влакната вероятно е дори по-висок, тъй като дадената оценка се основава на данни за конвенционална светлина, а не електронна микроскопия.

Този брой е несравним с броя на влакната във всеки зрителен нерв (1,5 милиона) и в слуховия нерв (32 000). Площта на напречното сечение на corpus callosum е около 700 mm квадратни, докато тази на зрителния нерв не надвишава няколко квадратни милиметра. Corpus callosum, заедно с тънък сноп от влакна т.нар предна комисура, свързва двете полукълба на мозъка (фиг. 98 и 99).

Срок комисарскиозначава набор от влакна, свързващи две хомоложни нервни структури, разположени в лявата и дясната половина на главния или гръбначния мозък. Corpus callosum също понякога се нарича голямата комисура на мозъка.

До около 1950 г. ролята на corpus callosum беше напълно неизвестна. В редки случаи има вродена липса ( аплазия) corpus callosum. Тази формация може да бъде частично или напълно изрязана и по време на неврохирургична операция, което се прави съзнателно - в някои случаи при лечение на епилепсия (така че конвулсивно изхвърляне, възникващо в едното полукълбо на мозъка, да не може да се разпространи в другото полукълбо), в други случаи, за да стигнете отгоре до дълбоко разположен тумор (ако например туморът се намира в хипофизната жлеза). Според наблюденията на невролози и психиатри след този вид операция не се появяват психични разстройства. Някои дори предполагат (макар и не сериозно), че единствената функция на corpus callosum е да държи двете полукълба на мозъка заедно. До 50-те години на миналия век се знаеше малко за подробностите за разпределението на връзките в corpus callosum. Това беше очевидно corpus callosumсвързва двете полукълба и въз основа на данни, получени чрез доста груби неврофизиологични методи, се смяташе, че в набраздения кортекс влакната на corpus callosum свързват точно симетрични области на двете полукълба.

През 1955 г. Роналд Майерс, завършил студент на психолога Роджър Спери в Чикагския университет, проведе първия експеримент, който разкри някои от функциите на този огромен влакнест тракт. Майърс обучава котки, като ги поставя в кутия с два паралелно разположени екрана, на които могат да се прожектират различни изображения, като кръг на единия екран и квадрат на другия. Котката беше обучена да опира носа си в екрана, който показваше кръг, и игнорира другия екран, който показваше квадрат. Правилните отговори бяха подсилени с храна, а за грешни отговори котките бяха леко наказвани - включваше се силен звънец и котката не беше грубо, а решително отдръпната от екрана. С този метод, в продължение на няколко хиляди повторения, котката може да бъде доведена до ниво на надеждна дискриминация на фигури. (Котките се учат бавно; например гълъбите се нуждаят от няколко десетки до няколкостотин повторения, за да научат подобна задача, но човек обикновено може да бъде обучен веднага, като му се дадат устни инструкции. Тази разлика изглежда малко странна - в края на краищата котката има мозъкът е многократно по-голям от този на гълъб.)

Не е изненадващо, че котките на Майерс се научиха да решават този проблем също толкова добре, когато едното око на животното беше покрито с маска. Също така не е изненадващо, че ако обучението в такава задача като избор на триъгълник или квадрат е извършено само с едно отворено око - лявото, а по време на тестването лявото око е затворено, а дясното е отворено, тогава точността дискриминацията остана същата. Това не ни изненадва, защото ние сами можем лесно да разрешим подобен проблем. Лесното решаване на такива проблеми е разбираемо, ако вземем предвид анатомията на зрителната система. Всяко полукълбо получава информация от двете очи. Както вече казахме в статията, повечето от клетките в поле 17 също имат входове от двете очи. Майерс създаде повече интересна ситуациякато се прави надлъжен разрез на хиазмата по средната линия. Така той преряза пресичащите се влакна и запази непокътнати непресичащите се (тази операция изисква известно умение от хирурга). В резултат на такова разрязване лявото око на животното се свързва само с лявото полукълбо, а дясното око - само с дясното.

Идея за експериментбеше да обучавам котката с лявото око, а при „изпита“ да адресирам стимула към дясното око. Ако котката може да реши проблема правилно, това ще означава, че необходимата информация се предава от лявото полукълбо в дясно по единствения известен път - през corpus callosum. Така че Майърс сряза хиазмата надлъжно, обучи котката с едно отворено око и след това я тества, като отвори другото око и затвори първото. При тези условия котките все още успешно решават проблема. Накрая Майерс повторил експеримента върху животни, при които хиазмата и калозумът на тялото били предварително изрязани. Този път котките не решиха проблема. По този начин Майерс експериментално установи, че corpus callosum действително изпълнява някои функции (въпреки че едва ли може да се мисли, че съществува само за да могат отделни хора или животни с изрязана оптична хиазма да решават определени проблеми с едно око, след като са се научили да използват друго).

Изследване на физиологията на corpus callosum

Едно от първите неврофизиологични изследвания в тази област е извършено няколко години след експериментите на Майерс от Д. Уитеридж, работещ тогава в Единбург. Whitteridge разсъждава, че няма голям смисъл да има снопове от нервни влакна, свързващи хомоложни огледално-симетрични участъци от полета 17. Всъщност изглежда няма причина защо нервна клеткав лявото полукълбо, свързано с някои точки в дясната половина на зрителното поле, свързано с клетка в дясното полукълбо, свързано със симетрична област на лявата половина на зрителното поле. За да провери предположенията си, Уитеридж преряза оптичния тракт от дясната страна на мозъка зад хиазмата, като по този начин блокира пътя на входните сигнали към десния тилен лоб; но това, разбира се, не изключваше предаването на сигнали там отляво тилен дялпрез corpus callosum (фиг. 100).

Тогава Whitteridge започна да включва светлинния стимул и записва с метален електрод електрическа активностот повърхността на кората. Той наистина получи отговори в своя експеримент, но те се появиха само във вътрешния ръб на зона 17, тоест в зоната, получаваща входни сигнали от дълга, тясна вертикална ивица в средата на зрителното поле: когато се стимулира с малки петна от светлина, отговорите се появиха само когато светлината мигаше на или близо до вертикалната средна линия. Ако кората на противоположното полукълбо се охлади, като по този начин временно се потисне функцията му, реакциите спират; Това също е причинено от охлаждане на corpus callosum. Тогава стана ясно, че corpus callosum не може да свързва цялото поле 17 на лявото полукълбо с цялото поле 17 на дясното полукълбо, а свързва само малки участъци от тези полета, където проекциите на вертикалната линия са разположени в средата на зрителното поле.

Подобен резултат би могъл да бъде предвиден въз основа на редица анатомични данни.Само една част от зона 17, много близо до границата със зона 18, изпраща аксони през corpus callosum към другото полукълбо и повечето от тях изглежда завършват в зона 18 близо до границата със зона 17. Ако приемем, че входовете към кортекса от NKT точно съответстват на контралатералните части на зрителното поле (а именно лявото полукълбо се показва в кората на дясното полукълбо, а дясното - в кората на лявото), тогава наличието на връзки между полукълба през corpus callosum трябва в крайна сметка да доведе до факта, че всяко полукълбо ще получава сигнали от област, малко по-голяма от половината на зрителното поле. С други думи, поради връзките през corpus callosum, ще има припокриване на хемиполета, проектирани в двете хемисфери. Точно това открихме. Използвайки два електрода, вмъкнати в кората на границата на полета 17 и 18 във всяко полукълбо, често успяхме да запишем активността на клетки, чиито възприемчиви полета се припокриват с няколко ъглови градуса.

T. Wiesel и аз скоро направихме микроелектродни проводници директно от областта на corpus callosum (в най-задната му част), където има влакна, свързани със зрителната система. Открихме, че почти всички влакна, които можехме да активираме с визуални стимули, реагираха точно като обикновените неврони в зона 17, т.е. те показаха свойствата както на прости, така и на сложни клетки, избирателно чувствителни към ориентацията на стимула и обикновено реагиращи на стимулация двете очи. Във всички тези случаи рецептивните полета са разположени много близо до средния вертикал под или над (или на нивото на) точката на фиксиране, както е показано на фиг. 101.

Може би най-елегантната неврофизиологична демонстрация на ролята на corpus callosum е работата на G. Berlucchi и G. Rizzolatti от Пиза, извършена през 1968 г. След като разрязаха оптичната хиазма по средната линия, те записаха отговорите в зона 17 близо до границата със зона 18, търсейки онези клетки, които могат да бъдат активирани бинокулярно. Ясно е, че всяка бинокулярна клетка в тази област в дясното полукълбо трябва да получава входни сигнали както директно от дясното око (чрез NKT), така и от лявото око и лявото полукълбо през corpus callosum. Както се оказа, рецептивното поле на всяка бинокулярна клетка улавя средния вертикал на ретината, като тази част от него, която принадлежи към лявата половина на зрителното поле, доставя информация от дясното око, а частта, която отива в дясното око половината от лявото око. Други свойства на клетката, изследвани в този експеримент, включително селективността на ориентацията, се оказаха идентични (фиг. 102).

Резултатите ясно показват, че corpus callosum свързва клетките една с друга по такъв начин, че техните рецептивни полета могат да се простират както вдясно, така и вляво от средния вертикал. Така сякаш слепва две половини от образа на околния свят. За да си представим по-добре това, нека приемем, че първоначално кората на нашия мозък се е формирала като едно цяло, а не разделена на две полукълба. В този случай поле 17 ще има вид на един непрекъснат слой, върху който ще бъде картографирано цялото зрително поле. Тогава съседните клетки, за да реализират такива свойства като, например, чувствителност към движение и селективност на ориентация, разбира се, трябва да имат сложна системавзаимни връзки. Сега нека си представим, че „дизайнерът“ (било то Бог или, да речем, естествен подбор) реши, че не може повече да се оставя така - отсега нататък половината от клетките трябва да образуват едното полукълбо, а другата половина - другото полукълбо.

Какво тогава трябва да се направи с цялото множество междуклетъчни връзки, ако две групи клетки сега трябва да се отдалечат една от друга?

Очевидно можете просто да разтегнете тези връзки, образувайки част от corpus callosum от тях. За да се елиминира забавянето при предаване на сигнали по такъв дълъг път (около 12-15 сантиметра при хора), е необходимо да се увеличи скоростта на предаване чрез осигуряване на влакната с миелинова обвивка. Разбира се, нищо подобно не се е случило по време на еволюцията; много преди да възникне кората, мозъкът вече е имал две отделни полукълба.

Експериментът на Берлучи и Ризолати, по мое мнение, предостави едно от най-ярките потвърждения на удивителната специфика на невронните връзки. Клетката, показана на фиг. 108 (близо до върха на електрода) и вероятно милион други подобни клетки, свързани чрез corpus callosum, придобиват своята ориентировъчна селективност както поради локални връзки със съседни клетки, така и поради връзки, преминаващи през corpus callosum от другото полукълбо от клетки с такива същата чувствителност към ориентация и подобно подреждане на рецептивните полета (горното се отнася и за други свойства на клетките, като специфичност на посоката, способност да реагират на краищата на линиите, както и сложност).

Всяка от клетките в зрителния кортекс, които имат връзки през corpus callosum, трябва да получава входни сигнали от клетки в другото полукълбо с точно същите свойства. Знаем много факти, показващи селективността на съединенията в нервната система, но смятам, че този пример е най-ярък и убедителен.

Аксоните, обсъдени по-гореклетките на зрителната кора съставляват само малка част от всички влакна на corpus callosum. Експерименти с използване на аксонален транспорт бяха проведени върху соматосензорния кортекс, подобно на експериментите, описани в предишните глави с инжектиране на радиоактивна аминокиселина в окото. Техните резултати показват, че corpus callosum по подобен начин свързва онези области на кората, които се активират от кожни и ставни рецептори, разположени близо до средната линия на тялото на тялото и главата, но не свързва кортикалните проекции на крайниците.

Всяка кортикална област се свързва с няколко или дори много други кортикални области на същото полукълбо. Например първичната зрителна кора е свързана с зона 18 (визуална зона 2), с медиалната темпорална област(зона MT), с визуална зона 4 и една или две други зони. Много области на кората също имат връзки с няколко области на другото полукълбо чрез corpus callosum и в някои случаи чрез предната комисура.

Следователно можем да разгледаме тези комиссураленвръзките са просто специален тип кортико-кортикални връзки. Лесно е да си представим, че това се доказва от такъв прост пример: ако ви кажа, че лявата ми ръка е студена или че видях нещо вляво, тогава формулирам думи, използвайки моите кортикални речеви области, разположени в лявото полукълбо (какво се казва, че може да е и не е съвсем вярно, тъй като съм левичар); информацията, идваща от лявата половина на зрителното поле или от лявата ръка, се предава на дясното ми полукълбо; след това съответните сигнали трябва да бъдат предадени през corpus callosum към речевата зона на кората на другото полукълбо, за да мога да кажа нещо за моите усещания. В поредица от проучвания, започнали в началото на 60-те години на миналия век, Р. Спери (сега в Калифорнийския технологичен институт) и неговите сътрудници показаха, че човек, чието тяло е отрязано (за лечение на епилепсия), губи способността да говори за събития, за които информацията навлиза в дясното полукълбо. Работата с такива субекти се превърна в ценен източник на нова информация за различни функции на кората, включително мислене и съзнание. Първите статии за това се появиха в списание Brain; те са изключително интересни и могат лесно да бъдат разбрани от всеки, който е чел истинската книга.

Стереоскопично зрение

Механизмът за оценка на разстоянието, базиран на сравнението на две изображения на ретината, е толкова надежден, че много хора (освен ако не са психолози или специалисти по зрителна физиология) дори не знаят за неговото съществуване. За да видите важността на този механизъм, опитайте да шофирате кола или велосипед, да играете тенис или ски за няколко минути със затворено око. Стереоскопите излязоха от мода и можете да ги намерите само в антикварните магазини. Повечето читатели обаче са гледали стереоскопични филми (когато зрителят трябва да носи специални очила). Принципът на работа както на стереоскопа, така и на стереоскопичните очила се основава на използването на стереопсисния механизъм.

Изображенията на ретината са двуизмерни, и въпреки това виждаме света в три измерения. Очевидно способността за определяне на разстоянието до обектите е важна както за хората, така и за животните. По същия начин, възприемането на триизмерната форма на обектите означава преценка на относителната дълбочина. Нека вземем кръгъл предмет като прост пример. Ако е разположен наклонено спрямо линията на зрението, изображението му върху ретината ще бъде елипсовидно, но обикновено лесно възприемаме такъв обект като кръгъл. Това изисква способност за възприемане на дълбочина.

Хората имат много механизми за преценка на дълбочината.Някои от тях са толкова очевидни, че едва ли заслужават да бъдат споменавани. Въпреки това ще ги спомена. Ако размерът на даден обект е приблизително известен, например в случай на обекти като човек, дърво или котка, тогава можем да преценим разстоянието до него (въпреки че има риск от грешка, ако срещнем джудже, дърво джудже или лъв). Ако един обект е разположен пред друг и частично го закрива, тогава ние възприемаме предния обект като по-близо. Ако вземете проекция на успоредни линии, например железопътни релси, отиващи в далечината, тогава в проекцията те ще се приближат. Това е пример за перспектива, много ефективен показател за дълбочина.

Изпъкнал участък от стена изглежда по-светъл в горната си част, ако източникът на светлина е разположен по-високо (обикновено източниците на светлина са разположени отгоре), а вдлъбнатина в повърхността му, ако е осветена отгоре, изглежда по-тъмна в горната част. Ако източникът на светлина е поставен на дъното, тогава изпъкналостта ще изглежда като вдлъбнатина, а вдлъбнатината ще изглежда като изпъкналост. Важен признак за разстоянието е паралаксът на движение - видимото относително изместване на близки и по-далечни обекти, ако наблюдателят движи главата си наляво и надясно или нагоре и надолу. Ако твърд обект се завърти, дори под малък ъгъл, неговата триизмерна форма веднага се разкрива. Ако фокусираме лещата на окото си върху близък обект, тогава по-отдалечен обект ще бъде извън фокус; По този начин, чрез промяна на формата на лещата, т.е. промяна на акомодацията на окото, ние сме в състояние да оценим разстоянието на обектите.

Ако промените относителната посока на осите на двете очи, като ги съберете или раздалечите(извършване на конвергенция или дивергенция), тогава можете да съберете две изображения на обект и да ги задържите в това положение. По този начин, чрез контролиране или на лещата, или на позицията на очите, е възможно да се прецени разстоянието до даден обект. Конструкциите на редица далекомери се основават на тези принципи. С изключение на конвергенцията и дивергенцията, всички останали мерки за разстояние, изброени досега, са монокулярни. Най-важният механизъм за възприемане на дълбочина, стереопсисът, зависи от съвместното използване на двете очи.

Когато гледате каквато и да е триизмерна сцена, двете очи формират малко по-различни изображения върху ретината. Можете лесно да проверите това, ако погледнете право напред и бързо преместите главата си от едната страна на другата с около 10 см или бързо затворете едното или другото око. Ако имате плосък предмет пред себе си, няма да забележите голяма разлика. Ако обаче сцената включва обекти на различни разстояния от вас, ще забележите значителни промени в картината. По време на стереопсис мозъкът сравнява изображения на една и съща сцена на две ретини и оценява относителната дълбочина с голяма точност.

Да предположим, че наблюдателят фиксира с поглед определена точка P. Това твърдение е еквивалентно, ако кажем: очите са насочени по такъв начин, че изображенията на точката се появяват в централната ямка на двете очи (F на фиг. 103) .

Нека сега приемем, че Q е друга точка в пространството, която изглежда на наблюдателя като разположена на същата дълбочина като P. Нека Qlh Qr са изображенията на точка Q върху ретината на лявото и дясното око. В този случай точките QL и QR се наричат ​​съответни точки на двете ретини. Очевидно ще съответстват две точки, съвпадащи с централната фовея на ретината. От геометрични съображения също така е ясно, че точката Q", оценена от наблюдателя като разположена по-близо от Q, ще даде две проекции върху ретината - и Q"R - в несъответстващи точки, разположени по-далеч една от друга, отколкото ако тези точките съответстваха (тази ситуация е изобразена от дясната страна на фигурата). По същия начин, ако разгледаме точка, разположена по-далеч от наблюдателя, се оказва, че нейните проекции върху ретината ще бъдат разположени по-близо една до друга, отколкото съответните точки.

Казаното по-горе за съответните точки е отчасти дефиниции и отчасти твърдения, произтичащи от геометрични съображения. При разглеждането на този въпрос се взема предвид и психофизиологията на възприятието, тъй като наблюдателят субективно оценява дали обектът се намира по-далеч или по-близо до точка P. Нека въведем още едно определение. Всички точки, които подобно на точка Q (и, разбира се, точка P) се възприемат като равноотдалечени, лежат на хороптера - повърхност, преминаваща през точките P и Q, чиято форма се различава както от равнина, така и от сфера и зависи върху способността ни да оценяваме разстоянието, т.е. от нашия мозък. Разстоянията от централната фовеа F до проекциите на точка Q (QL и QR) са близки, но не равни. Ако винаги бяха равни, тогава линията на пресичане на хороптера с хоризонталната равнина би била кръг.

Нека сега приемем, че фиксираме с поглед определена точка в пространството и че в това пространство има два точкови източника на светлина, които дават проекция върху всяка ретина под формата на светлинна точка, и тези точки не съответстват: разстоянието между тях е малко по-голямо от това между съответните точки. Ние ще наричаме всяко такова отклонение от позицията на съответните точки несъответствие. Ако това отклонение в хоризонтална посока не надвишава 2° (0,6 mm върху ретината), а във вертикална посока не повече от няколко дъгови минути, тогава визуално ще възприемаме една точка в пространството, разположена по-близо от тази, която фиксираме . Ако разстоянията между проекциите на една точка не са по-големи, а по-малки, отколкото между съответните точки, тогава тази точка ще изглежда разположена по-далеч от точката на фиксиране. И накрая, ако вертикалното отклонение надвишава няколко дъгови минути или хоризонталното отклонение надвишава 2°, тогава ще видим две отделни точки, които може да изглеждат разположени по-далеч или по-близо до точката на фиксиране. Тези експериментални резултати илюстрират основния принцип на стерео възприятието, формулиран за първи път през 1838 г. от сър C. Wheatstone (който също изобретява устройството, известно в електротехниката като „моста на Wheatstone“).

Изглежда почти невероятно, че до това откритие никой не е осъзнавал, че наличието на фини разлики в изображенията, проектирани върху ретината на двете очи, може да създаде ясно впечатление за дълбочина. Този стерео ефект можедемонстрира се за няколко минути от всеки човек, който може произволно да движи осите на очите си заедно или настрани, или от някой, който има молив, лист хартия и няколко малки огледала или призми. Не е ясно как Евклид, Архимед и Нютон са пропуснали това откритие. В статията си Уитстоун отбелязва, че Леонардо да Винчи е бил много близо до откриването на този принцип. Леонардо посочи, че топка, разположена пред всяка пространствена сцена, се вижда различно от всяко око - с лявото око виждаме лявата й страна малко по-далеч, а с дясното око виждаме дясната страна. Освен това Уитстоун отбелязва, че ако Леонардо беше избрал куб вместо топка, той със сигурност щеше да забележи, че неговите проекции са различни за различните очи. След това той може, подобно на Уитстоун, да се заинтересува какво би се случило, ако две подобни изображения бъдат специално проектирани върху ретината на две очи.

Важен физиологичен факте, че усещането за дълбочина (т.е. способността „директно“ да се види дали даден обект е разположен по-далеч или по-близо от точката на фиксиране) възниква в случаите, когато две изображения на ретината са леко изместени едно спрямо друго в хоризонтална посока - раздалечени или, обратно, са близо един до друг (освен ако това изместване не надвишава около 2°, а вертикалното изместване е близо до нула). Това, разбира се, съответства на геометрични отношения: ако спрямо определена референтна точка на разстояние, даден обект е разположен по-близо или по-далеч, тогава неговите проекции върху ретината ще бъдат раздалечени или сближени хоризонтално, докато няма значително вертикално изместване на изображенията ще се появят.

Това е в основата на действието на изобретения от Уитстоун стереоскоп. Стереоскопът беше толкова популярен в продължение на около половин век, че се намираше в почти всеки дом. Същият принцип е в основата на стерео киното, което сега гледаме със специални очила Polaroid. В оригиналния дизайн на стереоскопа, наблюдателят гледаше две изображения, поставени в кутия, използвайки две огледала, които бяха разположени така, че всяко око виждаше само едно изображение. За удобство сега често се използват призми и фокусиращи лещи. Двете изображения са идентични по всякакъв начин, с изключение на леките хоризонтални отмествания, които създават впечатление за дълбочина. Всеки може да създаде снимка, подходяща за използване в стереоскоп, като избере неподвижен обект (или сцена), направи снимка и след това премести камерата 5 сантиметра надясно или наляво и направи втора снимка.

Не всеки има способността да възприема дълбочината с помощта на стереоскоп. Можете лесно да проверите своя стереопсис сами, ако използвате стерео двойките, показани на фиг. 105 и 106.

Ако имате стереоскоп, можете да направите копия на стерео двойките, показани тук, и да ги поставите в стереоскопа. Можете също така да поставите тънко парче картон перпендикулярно между две изображения от една и съща стерео двойка и да се опитате да погледнете изображението си с всяко око, като поставите очите си успоредни, сякаш гледате в далечината. Можете също така да се научите да движите очите си заедно и настрани с пръста си, като го поставите между очите си и стерео двойката и го движите напред или назад, докато изображенията се слеят, след което (това е най-трудното) можете да разгледате обединеното изображение , опитвайки се да не го разделя на две. Ако можете да направите това, очевидните дълбочини ще бъдат противоположни на тези, възприемани при използване на стереоскоп.

Дори и да не успеете да повторите преживяването с възприятие за дълбочина- дали защото нямате стереоскоп, или защото не можете произволно да движите осите на очите си заедно, все пак ще можете да разберете същността на въпроса, въпреки че няма да получите удоволствие от стерео ефекта.

В горната стерео двойка на фиг. 105 в две квадратни рамки има малък кръг, единият от които е изместен леко вляво от центъра, а другият леко вдясно. Ако разгледате тази стереодвойка с двете очи, използвайки стереоскоп или друг метод за комбиниране на изображения, ще видите кръг не в равнината на листа, а пред него на разстояние около 2,5 см. Ако разгледате и долна стереодвойка на фиг. 105, тогава кръгът ще се вижда зад равнината на листа. Вие възприемате позицията на кръга по този начин, защото ретината на очите ви получава точно същата информация, както ако кръгът действително е пред или зад равнината на рамката.

През 1960 г. Бела Жулот Bell Telephone Laboratories излезе с много полезна и елегантна техника за демонстриране на стерео ефекта. Изображението, показано на фиг. 107, на пръв поглед изглежда като хомогенна произволна мозайка от малки триъгълници.

Това е вярно, само че в централната част има по-голям скрит триъгълник. Ако гледате това изображение с две парчета цветен целофан, поставени пред очите ви - червено пред едното око и зелено пред другото, тогава трябва да видите триъгълник в центъра, стърчащ напред от равнината на листа, както в предишния случай с малък кръг върху стерео двойки . (Може да се наложи да гледате около минута първия път, докато се появи стерео ефектът.) Ако размените парчетата целофан, ще се получи инверсия на дълбочина. Стойността на тези стерео двойки Yulesz е, че ако имате нарушено стерео възприятие, няма да видите триъгълника пред или зад околния фон.

За да обобщим, можем да кажем, че способността ни да възприемаме стерео ефекта зависи от пет условия:

1. Има много косвени признаци на дълбочина - частично затъмняване на едни обекти от други, паралакс на движение, въртене на обект, относителни размери, хвърляне на сенки, перспектива. Най-мощният механизъм обаче е стереопсисът.

2. Ако фиксираме погледа си в някаква точка в пространството, тогава проекциите на тази точка попадат в централната ямка на двете ретини. Всяка точка, за която се прецени, че се намира на същото разстояние от очите като точката на фиксиране, образува две проекции в съответните точки на ретината.

3. Стерео ефектът се обуславя от един прост геометричен факт - ако даден обект е по-близо до точката на фиксация, то двете му проекции върху ретината са по-далеч една от друга от съответните точки.

4. Основният извод, базиран на резултатите от експерименти с субекти, е следният: обект, чиито проекции върху ретината на дясното и лявото око попадат в съответните точки, се възприема като разположен на същото разстояние от очите като точка на фиксиране; ако проекциите на този обект се раздалечат в сравнение със съответните точки, обектът изглежда разположен по-близо до точката на фиксиране; ако, напротив, те са близо, обектът изглежда разположен по-далеч от точката на фиксиране.

5. Когато хоризонталното изместване на проекциите е повече от 2° или вертикалното изместване е повече от няколко дъгови минути, възниква двойно виждане.

Физиология на стереоскопичното зрение

Ако искаме да знаем какви са мозъчните механизми на стереопсиса, най-лесното място да започнем е като попитаме: Има ли неврони, чиито реакции се определят конкретно от относителното хоризонтално изместване на изображенията върху ретината на двете очи? Нека първо да разгледаме как реагират клетките на по-ниските нива на зрителната система, когато двете очи се стимулират едновременно. Трябва да започнем с полеви неврони 17 или повече високо ниво, тъй като ганглиозните клетки на ретината са ясно монокулярни, а клетките на латералното геникуларно тяло, в които входовете от дясното и лявото око са разпределени в различни слоеве, също могат да се считат за монокулярни - те реагират на стимулация на едното око или другото, но не и двете едновременно. В зона 17 приблизително половината от невроните са бинокулярни клетки, които реагират на стимулация на двете очи.

При внимателно тестване се оказва, че отговорите на тези клетки изглежда зависят малко от относителната позиция на проекциите на стимула върху ретината на двете очи. Помислете за типична сложна клетка, която реагира с непрекъснат разряд на движението на стимулна лента през нейното възприемащо поле в едното или другото око. Когато и двете очи се стимулират едновременно, честотата на разрядите на тази клетка е по-висока, отколкото когато се стимулира едното око, но обикновено не е важно за реакцията на такава клетка дали в даден момент проекциите на стимула попадат в абсолютно същите части на двете рецептивни полета.

Най-добрият отговор се записва, когато тези проекции влизат и излизат от съответните възприемчиви полета на двете очи приблизително по едно и също време; все пак не е толкова важно коя проекция е малко по-напред от другата. На фиг. 108 показва характерна крива на отговора (например общия брой импулси в отговора по време на едно преминаване на стимула през рецептивното поле) върху разликата в позицията на стимула върху двете ретини. Тази крива е много близо до хоризонтална права линия, което ясно показва, че относителната позиция на стимулите върху двете ретини не е много значима.

Клетка от този тип ще реагира добре на линия с правилна ориентация, независимо от нейното разстояние - разстоянието до линията може да бъде по-голямо, равно или по-малко от разстоянието до точката, фиксирана от погледа.

В сравнение с тази клетка, невроните, чиито отговори са представени на фиг. 109 и 110 са много чувствителни към относителната позиция на двата стимула върху двете ретини, т.е. те са чувствителни към дълбочина.

Първият неврон (фиг. 109) реагира най-добре, ако стимулите попаднат точно върху съответните области на двете ретини. Размерът на хоризонталното несъответствие на стимулите (т.е. несъответствие), при което клетката спира да реагира, е определена част от ширината на нейното възприемащо поле. Следователно клетката реагира тогава и само ако обектът е приблизително на същото разстояние от очите като точката на фиксиране. Вторият неврон (фиг. 110) реагира само когато обектът е разположен по-далеч от точката на фиксиране. Има и клетки, които реагират само когато стимулът е разположен по-близо до тази точка. Когато степента на несъответствие се промени, невроните от последните два типа, наречени далечни клеткиИ близки клетки, много рязко променят интензивността на отговорите си при или близо до точката на нулево несъответствие. Неврони и от трите вида (клетки, настроен на несъответствие) са открити в поле 17 маймуни.

Все още не е напълно ясно колко често се срещат там, дали са разположени в определени слоеве на кората и дали са в определени пространствени отношения с колоните на очната доминация. Тези клетки са силно чувствителни към разстоянието на обект от очите, което се кодира като относителната позиция на съответните стимули върху двете ретини. Друга особеност на тези клетки е, че те не реагират на стимулация само на едното око или реагират, но много слабо. Всички тези клетки имат общото свойство селективност на ориентацията; доколкото знаем, те са подобни на обикновените сложни клетки от горните слоеве на кората, но имат допълнително свойство - чувствителност към дълбочина. В допълнение, тези клетки реагират добре на движещи се стимули и понякога на краищата на линиите.

J. Poggio от Johns Hopkins Medical School записва отговорите на такива клетки в поле 17 на будна маймуна с имплантирани електроди, която преди това е била обучена да фиксира с поглед определен обект. При анестезирани маймуни такива клетки също са открити в кората, но рядко се откриват в зона 17 и много често в зона 18. Ще бъда изключително изненадан, ако се окаже, че животните и хората могат стереоскопично да оценяват разстоянията до обекти, използвайки само трите описани по-горе типове клетки - конфигурирани на нулево несъответствие, „близо“ и „далеч“. По-скоро очаквам да намеря пълен набор от клетки за всички възможни дълбочини. При будни маймуни Поджио също се натъкна на тясно настроени клетки, които реагираха най-добре не на нулево несъответствие, а на малки отклонения от него; Очевидно може да има специфични неврони в кората на всички нива на несъответствие. Въпреки че все още не знаем как точно мозъкът „реконструира“ сцена, включваща много широко разположени обекти (каквото и да имаме предвид под „реконструкция“), клетки като тези, описани по-горе, вероятно участват в ранните етапи на този процес.

Някои проблеми, свързани със стереоскопичното зрение

По време на изследването на стереопсисапсихофизиците са изправени пред редица проблеми. Оказа се, че обработката на някои бинокулярни стимули се случва в зрителната система по напълно неясни начини. Мога да дам много примери от този род, но ще се огранича само с два.

Използвайки примера на стерео двойки, показан на фиг. 105, видяхме, че изместването на две еднакви изображения (в в такъв случайкръгове) един към друг води до усещане за по-голяма близост, а в посока един от друг - до усещане за по-голяма дистанция. Нека сега приемем, че извършваме и двете операции едновременно, за което поставяме по два кръга във всеки кадър, разположени един до друг (фиг. 111).

Очевидно, като се има предвид това стерео двойкиможе да доведе до възприемането на два кръга - единият по-близо, а другият по-далеч от равнината на фиксиране. Но може да се приеме и друг вариант: просто ще видим два кръга, разположени един до друг в равнината на фиксиране. Факт е, че тези две пространствени ситуации съответстват на едни и същи изображения върху ретината. В действителност тази двойка стимули може да се възприеме само като два кръга в равнината на фиксиране, което може лесно да се провери, ако квадратните рамки на фиг. 1 се слеят по някакъв начин. 111.

По абсолютно същия начин можем да си представим ситуация, в която разглеждаме две вериги от знаци x, да речем, шест знака на верига. Ако ги погледнем през стереоскоп, тогава по принцип можем да възприемем всяка една от множеството възможни конфигурации в зависимост от това кой знак х от лявата верига се слива с определен знак х в дясната верига. Всъщност, ако изследваме такава стереодвойка през стереоскоп (или по друг начин, който създава стерео ефект), винаги ще виждаме шест знака x в равнината на фиксиране. Все още не знаем как мозъкът разрешава тази неяснота и избира възможно най-простата комбинация. Поради този вид неяснота е трудно дори да си представим как успяваме да възприемем триизмерна сцена, която включва много клони с различни размери, разположени на различни разстояния от нас. Вярно е, че физиологичните доказателства предполагат, че задачата може да не е толкова трудна, тъй като е вероятно различните клонове да имат различна ориентация и ние вече знаем, че клетките, участващи в стереопсиса, винаги са селективни по отношение на ориентацията.

Втори пример за непредсказуемостта на бинокулярните ефекти,свързана със стереопсиса е така наречената борба на зрителните полета, която също споменаваме в раздела за страбизма (Глава 9). Ако върху ретината на дясното и лявото око се създават много различни изображения, тогава често едно от тях престава да се възприема. Ако погледнете с лявото си око мрежа от вертикални линии и с дясното си око мрежа от хоризонтални линии (фиг. 112; можете да използвате стереоскоп или конвергенция на окото), бихте очаквали да видите мрежа от пресичащи се линии .

В действителност обаче е почти невъзможно да видите и двата набора от линии едновременно. Вижда се едното или другото, всяко от тях само за няколко секунди, след което изчезва и се появява другото. Понякога можете да видите и своеобразна мозайка от тези две изображения, в която отделни по-хомогенни участъци ще се движат, сливат или разделят, а ориентацията на линиите в тях ще се променя (виж фиг. 112 по-долу). По някаква причина нервната система не може да възприема толкова много различни стимули едновременно в една и съща част на зрителното поле и потиска обработката на един от тях.

дума " потискам" използваме тук просто като друго описание на същия феномен: всъщност ние не знаем как се извършва такова потискане и на какво ниво на централната нервна система се случва. Мисля, че мозаечният характер на възприеманото изображение, когато зрителните полета се конкурират, предполага, че "вземането на решение" в този процес се случва доста рано в обработката на визуална информация, може би в поле 17 или 18. (Радвам се, че не трябва да защитавам това предположение.)

Феноменът на борбата на зрителното поле означаваче в случаите, когато зрителната система не може да комбинира изображенията на двете ретини (в плоска сцена, ако изображенията са еднакви, или в триизмерна сцена, ако има само леко хоризонтално несъответствие), тя просто отхвърля едно от изображенията - или напълно, когато, например, гледаме през микроскоп, докато държим другото око отворено, или частично, или временно, както в примера, описан по-горе. В ситуацията с микроскопа вниманието играе значителна роля, но невронните механизми, стоящи в основата на това изместване на вниманието, също са неизвестни.

Можете да наблюдавате друг пример за борбата между зрителните полета, ако просто погледнете многоцветна сцена или картина през очила с червени и зелени филтри. Впечатленията на различните наблюдатели в този случай могат да бъдат много различни, но повечето хора (включително и аз) забелязват преходи от общ червеникав тон към зеленикав тон и обратно, но без жълт цвят, който се получава чрез просто смесване на червена светлина със зелена.

Стерео слепота

Ако човек е сляп с едното око, тогава е очевидно, че той няма да има стереоскопично зрение.Липсва обаче и при някои хора, чието зрение иначе е нормално. Учудващо е, че делът на такива хора не е твърде малък. Така че, ако покажете стерео двойки като тези, показани на фиг. 105 и 106, със сто ученика (използващи полароиди и поляризирана светлина), обикновено се установява, че четири или пет от тях не могат да постигнат стерео ефект.

Това често ги изненадва, тъй като в ежедневните условия не изпитват никакви неудобства. Последното може да изглежда странно за всеки, който в името на експеримента се е опитал да кара кола с едно затворено око. Очевидно липсата на стереопсис е доста добре компенсирана от използването на други знаци за дълбочина, като паралакс на движение, перспектива, частично закриване на едни обекти от други и т.н. В глава 9 ще разгледаме случаи на вроден страбизъм, когато очите дълго времеработят непоследователно. Това може да доведе до прекъсване на връзките в кората, които осигуряват бинокулярно взаимодействие, и в резултат на това до загуба на стереопсис. Страбизмът не е много рядък и дори леката му степен, която може да остане незабелязана, е вероятно да причини стереослепота в някои случаи. В други случаи стереопсисът, като цветната слепота, може да бъде наследствен.

Тъй като тази глава се занимава както с corpus callosum, така и със стереоскопичното зрение, ще използвам възможността да кажа нещо за връзката между тези две неща. Опитайте се да си зададете въпроса: какви стереопсисни нарушения могат да се очакват при човек с разрязан corpus callosum? Отговорът на този въпрос е ясен от диаграмата, показана на фиг. 113.

Ако човек фиксира точка P с поглед, тогава проекциите на точка Q, разположени по-близо до очите в рамките на острия ъгъл FPF - QL и QR - ще се появят в лявото и дясното око от противоположните страни на фовеята. Съответно Ql проекцията предава информация на лявото полукълбо, а Qr проекцията - на дясното полукълбо. За да видите, че точката Q е по-близо от P (т.е., за да получите стерео ефект), трябва да комбинирате информация от лявото и дясното полукълбо. Но единственият начин да направите това е да предадете информация по corpus callosum. Ако пътят през corpus callosum е унищожен, човекът ще бъде стереосляп в областта, защрихована на фигурата. През 1970 г. Д. Мичъл и К. Блейкмор от Калифорнийския университет в Бъркли изследват стереоскопичното зрение на един човек с пресечен corpus callosum и получават точно резултата, предвиден по-горе.

Вторият въпрос, тясно свързан с първия, е какво нарушение на стереопсиса ще настъпи, ако оптичната хиазма се среже по средната линия (както R. Myers направи при котки). Резултатът тук ще бъде в известен смисъл обратен. От фиг. 114 трябва да е ясно, че в този случай всяко око ще стане сляпо за стимули, попадащи в областта на носа на ретината, т.е. излъчващи се от темпоралната част на зрителното поле.

Следователно няма да има стереопсис в по-светло оцветената област на пространството, където обикновено присъства. Страничните зони извън тази област обикновено са достъпни само за едното око, така че тук няма стереопсис дори при нормални условия и след пресичане на хиазмата те ще бъдат зони на слепота (това е показано по-ясно на фигурата). тъмен цвят). В областта зад точката на фиксиране, където темпоралните части на зрителните полета се припокриват, вече невидими, също ще настъпи слепота.

Въпреки това, в областта, по-близо до точката на фиксиране, останалите полуполета на двете очи се припокриват, така че стереопсисът трябва да се запази тук, освен ако corpus callosum не е повреден. Въпреки това K. Blakemore откри пациент с пълно разрязване на хиазмата по средната линия (този пациент, като дете, получи фрактура на черепа по време на каране на велосипед, което очевидно доведе до надлъжно разкъсване на хиазмата). По време на прегледа се установи, че той има точно тази комбинация от зрителни дефекти, която току-що описахме хипотетично.

Статия от книгата: .

Изображението на обектите върху ретината на очите е двуизмерно, но междувременно човек вижда света в три измерения, т.е. той има способността да възприема дълбочината на пространството или стереоскопично (стерео - от гръцки stereos - твърдо, пространствено) зрение.

Хората имат много механизми за преценка на дълбочината. Някои от тях са доста очевидни. Например, ако размерът на обект (човек, дърво и т.н.) е приблизително известен, тогава можете да оцените разстоянието до него или да разберете кой обект е по-близо, като сравните ъгловия размер на обекта. Ако един обект е разположен пред друг и частично го закрива, тогава човек възприема предния обект като по-близо. Ако вземете проекция на успоредни линии, например железопътни релси, отиващи в далечината, тогава в проекцията те ще се приближат. Това е пример за перспектива, много ефективен индикатор за дълбочината на пространството.

Изпъкнал участък от стена изглежда по-светъл в горната си част, ако източникът на светлина е разположен по-високо, а вдлъбнатина в повърхността изглежда по-тъмна в горната си част. Важен признак за разстоянието е паралаксът на движение - видимото относително изместване на близки и по-далечни обекти, ако наблюдателят движи главата си наляво и надясно или нагоре и надолу. „Железопътният ефект“ е известен при наблюдение от прозореца на движещ се влак: видимата скорост на движение на близко разположени обекти е по-висока от тези, разположени на голямо разстояние.

Разстоянието на обектите може да се оцени и чрез размера на акомодацията на окото, т.е. според напрежението на цилиарното тяло и зоните на Zinn, които контролират лещата. Чрез увеличаване на конвергенцията или дивергенцията може също да се прецени разстоянието на наблюдавания обект. С изключение на последния, всички горепосочени индикатори за разстояние са монокулярни. Най-важният механизъм за възприемане на дълбочината в пространството, стереопсисът, зависи от съвместното използване на двете очи. Когато гледате каквато и да е триизмерна сцена, двете очи формират малко по-различни изображения върху ретината.

По време на стереопсис мозъкът сравнява изображения на една и съща сцена на две ретини и оценява относителната дълбочина с голяма точност. Сливането на две монокулярни изображения, видими отделно от дясното и лявото око при гледане на обекти едновременно с двете очи, в едно триизмерно изображение се нарича синтез.

Да приемем, че наблюдателят фиксира с поглед определена точка Р, (фиг. 1) в този случай изображенията на точката се появяват в централната фовеа (фовеа) Едвете очи. Нека Q е друга точка в пространството, която изглежда на наблюдателя като разположена на същата дълбочина като точката Р, докато Q L и Q R са изображения на точка Q върху ретината на лявото и дясното око. В този случай точките Q L и Q R се наричат съответстващточки на две ретини.

Фигура 1. Геометрична диаграма, обясняваща стерео ефекта

Очевидно е, че двете точки, съвпадащи с централната фовеа на ретината, също съответстват. От геометрични съображения е ясно, че точка Q', оценена от наблюдателите като разположена по-близо от точка Q, ще произведе две изображения върху ретината - Q' L и Q' R - в несъответстващи (разнородни) точки, разположени по-далеч една от друга отколкото при в случай, че тези точки съответстват.

По същия начин, ако разгледаме точка, разположена по-далеч от наблюдателя, се оказва, че нейните проекции върху ретината ще бъдат разположени по-близо една до друга, отколкото съответните точки. Всички точки, които, като точки Q и Р, се възприемат като равноотдалечени, лежат върху horoptera– повърхност, преминаваща през точки Ри Q, чиято форма е различна от сфера и зависи от способността на човек да преценява разстоянието. Разстояния от фовеята Екъм проекциите Q R и Q L за дясното и лявото око са близки, но не са равни; ако винаги са били равни, тогава линията на пресичане на хороптера с хоризонталната равнина ще бъде кръг.

Ъглите α и α′ в стереоскопията се наричат ​​паралактични ъгли. Тяхната стойност ще се променя от нула, когато точката на фиксиране лежи в безкрайност, и до 15°, когато точката на фиксиране е на разстояние 250 mm.

Нека сега приемем, че фиксираме с поглед определена точка в пространството и че в това пространство има два точкови източника на светлина, единият от които се проектира само върху ретината на лявото око, а другият върху дясното око в формата на светлинни точки и тези точки са несъответстващи: разстоянието между тях е малко по-голямо от това между съответните точки. Всяко такова отклонение от положението на съответните точки се нарича несъответствие. Ако това отклонение в хоризонтална посока не надвишава 2° (0,6 mm върху ретината), а във вертикална посока - не повече от няколко дъгови минути, тогава визуално ще възприемаме една точка в пространството, разположена по-близо от точката на фиксиране .

Ако разстоянията между проекциите на една точка не са по-големи, а по-малки, отколкото между съответните точки, тогава тази точка ще изглежда разположена по-далеч от точката на фиксиране. И накрая, ако вертикалното отклонение надвишава няколко дъгови минути или хоризонталното отклонение надвишава 2°, тогава ще видим две отделни точки, които може да изглеждат разположени по-далеч или по-близо до точката на фиксиране. Такъв експеримент илюстрира основния принцип на стерео възприятието, формулиран за първи път от Чарлз Уитстоун през 1838 г. и лежащ в основата на създаването на цяла поредица от стереоскопични инструменти, започвайки със стереоскопа на Уитстоун до стерео далекомери и стерео телевизия.

Не всеки човек има способността да възприема дълбочината с помощта на стереоскоп. Можете лесно да проверите своя стереопсис сами, ако използвате фиг. 2. Ако имате стереоскоп, можете да направите копия на стерео двойките, показани тук, и да ги поставите в стереоскопа. Можете също така да поставите тънък лист картон перпендикулярно между две изображения от една и съща стерео двойка и да се опитате да погледнете изображението си с всяко око, като поставите очите си успоредни, сякаш гледате в далечината.

Фигура 2. Примери за стерео двойки

През 1960 г. Бела Джулс (Bell Telephone Laboratories, САЩ) предлага оригинален начин за демонстриране на стерео ефекта, елиминирайки монокулярното наблюдение на обекта.

Въз основа на този принцип, между другото, са публикувани цяла поредица от забавни книги, които в същото време могат да се използват за обучение на стереопсис. Фигура 3 показва една от рисунките от тази книга в черно и бяло. Като поставите визуалните линии на очите си успоредни (за да направите това, трябва да погледнете в далечината, сякаш през рисунка), можете да видите стереоскопична картина. Такива рисунки се наричат ​​автостереограми. Въз основа на метода на Bel Jules в Новосибирския държавен медицински институт съвместно с Новосибирския държавен технически университет беше създадено устройство за изследване на прага на стереоскопично зрение и ние предложихме негова модификация, която позволява да се повиши точността на определяне на праг на стереоскопично зрение. Основата за измерване на прага на стереоскопично зрение е представянето на тестови обекти на всяко око на наблюдателя на така наречения случаен фон. Всеки от тези тестови обекти е набор от точки в равнина, разположени според индивидуален вероятностен закон. Освен това върху всеки тестов обект има идентични области от точки, които могат да представляват фигура с произволна форма.

Ако еднакви точки на фигури върху тестовия обект имат нулеви стойности на паралактични ъгли, тогава наблюдателят вижда в обобщеното изображение цялостната картина под формата на случайно разпределение на точките, с други думи, наблюдателят не е в състояние да идентифицира фигурата на случаен фон. По този начин монокулярното виждане на фигурата е изключено. Ако един от тестовите обекти се измести перпендикулярно на оптичната ос на системата, тогава паралактичният ъгъл между фигурите ще се промени и при определена стойност наблюдателят ще види фигура, която сякаш ще се откъсне от фона и ще започне да се приближи или да се отдалечи от него. Ъгълът на паралакса се променя с помощта на оптичен компенсатор, поставен в един от клоновете на устройството. Моментът, в който фигурата се появи в зрителното поле, се записва от наблюдателя и на индикатора се появява съответната стойност на прага на стереоскопично зрение.

Фиг. 3. Автостереограма

Изследванията през последните десетилетия в областта на неврофизиологията на стереоскопичното зрение направиха възможно идентифицирането на специфични клетки в първичната зрителна кора на мозъка, които са настроени на несъответствие. Открити са клетки, които реагират само ако стимулът попадне точно върху съответните зони на двете ретини. Клетките от втория тип реагират, ако и само ако обектът е разположен по-далеч от точката на фиксиране. Има и клетки, които реагират само когато стимулът е разположен по-близо до точката на фиксиране. Очевидно в първичната зрителна кора може да има специфични неврони за различни степенинесъответствие. Всички тези клетки също имат свойството на селективност на ориентацията и реагират добре на движещи се стимули и на краищата на линиите. Според Д. Хюбел, „въпреки че все още не знаем как точно мозъкът „реконструира“ сцена, която включва много обекти на различни разстояния, клетки с чувствителност към несъответствие участват в ранните етапи на този процес.“

При изучаването на стереопсиса изследователите се сблъскаха с редица проблеми. Оказа се, че обработката на някои бинокулярни стимули се случва в зрителната система по напълно неясен начин. Например, ако отново се обърнем към стерео двойките, представени на фиг. 37а и 37б, тогава имаме усещането, че в единия случай кръгът е разположен по-близо, а в другия - по-далеч от равнината на рамката. Ако се комбинират две стерео двойки, т.е. Във всяка рамка поставете два кръга, разположени един до друг, тогава изглежда, че трябва да видим единия кръг по-близо, другия по-далеч. В действителност обаче това няма да работи: и двата кръга се виждат на същото разстояние като рамката.

Вторият пример за непредсказуемостта на бинокулярните ефекти е така наречената борба на зрителните полета. Ако върху ретината на дясното и лявото око се създават много различни изображения, тогава често едно от тях престава да се възприема. Ако гледате с лявото си око мрежа от вертикални линии и с дясното си око мрежа от хоризонтални линии (например през стереоскоп), е невъзможно да видите и двата набора линии едновременно. Вижда се едното или другото и всяко от тях се вижда само за няколко секунди; понякога можете да видите мозайка от тези изображения. Феноменът на борбата на зрителното поле означава, че в случаите, когато зрителната система не може да комбинира изображения на двете ретини, тя просто отхвърля едно от изображенията, напълно или частично.

Така че, за нормално стереоскопично зрение е необходимо следните условия: нормално функциониране на окуломоторната система на очите; достатъчна зрителна острота и не много голяма разлика в остротата на дясното и лявото око; силна връзка между акомодация, конвергенция и сливане; малка разлика в мащаба на изображенията в лявото и дясното око.

Неравенството на размера или различния мащаб на изображенията, получени върху ретината на дясното и лявото око при гледане на един и същи обект, се нарича анисейкония. Анисейконията е една от причините за нестабилно или липсващо стереоскопично зрение. Анисейконията най-често се базира на разлики в рефракцията на очите, т.е. анизометрония. Ако анисейконията не надвишава 2 - 2,5%, тогава може да се коригира с конвенционални стигматични лещи, в противен случай се използват анисейкониеви очила.

Нарушаването на връзката между акомодацията и конвергенцията е една от причините за появата на различни видове страбизъм. Освен че е козметичен дефект, очевидният страбизъм обикновено води до намаляване на зрителната острота на кривогледото око, докато не бъде изключено от зрителния процес. Скрит страбизъм или хетерофория, не създава козметичен дефект, но може да попречи на стереопсиса. По този начин лица с хетерофория над 3 ° не могат да работят с бинокулярни устройства.

Праг на стереоскопично зрениехарактеризиращ се с минималната разлика в паралактическите ъгли Δα, която все още се възприема от наблюдателя. Връзка между Δα (в секунди) и минимално разстояние Δ лмежду обекти, които се възприемат от наблюдателя като различни разстояния е следното:

,

Където b– разстоянието между зениците на очите на наблюдателя;
л– разстоянието от окото до най-близкия разглеждан обект.

Прагът на стереоскопично зрение зависи от различни фактори: върху яркостта на фона (най-голямата острота се наблюдава при фонова яркост около 300 cd/m2), контраста на обектите (с увеличаване на контраста, прагът за дълбочина на зрението намалява), продължителността на наблюдение (фиг. 4 ).

Фигура 4. Зависимост на прага на стереоскопично зрение от продължителността на наблюдение

Прагът за възприемане на дълбочина при оптимални условия на наблюдение варира от 10 – 12 до 5″ (за някои наблюдатели достига 2 – 5″).

Като вземем стойността Δα = 10″ като праг, можем да изчислим максималното разстояние, на което окото все още възприема дълбочина. Това е разстоянието л= 1400 m (радиус на стереоскопично виждане).

Има няколко начина за оценка, дефиниране и изследване на стереоскопично зрение:

1) използване на стереоскоп според таблиците на Pulfrich (минималният праг за стереоскопично възприятие, определен по този метод, е 15″);
2) използване различни видовестереоскопи с набор от по-точни таблици с обхват на измерване 10 – 90″;
3) използване на гореспоменатото устройство с използване на произволен фон, с изключение на монокулярно наблюдение на обекти, грешка при измерване 1 - 2″.

Човешкото зрение е удивителната способност на тялото да възприема Светътвъв всичките му цветове.

Благодарение на специалната структура на зрителната система всеки човек може да оцени околната среда по отношение на обем, разстояние, форма, ширина и височина.

Също така очите са в състояние да възприемат всички налични цветове и нюанси, да възприемат цвета във всичките му градации.

Но се случва в системата да възникне повреда и засегнатите няма да могат да оценят цялата дълбочина на външната среда.

Какво е бинокулярно и стереоскопично зрение?

Очите са сдвоен орган, който работи хармонично помежду си и с мозъка. Когато човек гледа един обект, той вижда един обект, а не два обекта. Освен това, когато гледа обект, човек автоматично и моментално може да определи неговия размер, обем, форма и други параметри и характеристики. Това е бинокулярно зрение.

Стереоскопичното зрение - способността да се вижда триизмерно - е качеството на бинокулярното зрение, благодарение на което човек вижда релеф, дълбочина, тоест възприема света триизмерно.

Стереоскопичното зрение беше в основата на някогашната иновация - 3D технологията, която завладя света. При бинокулярно зрение зрителното поле се разширява и зрителната острота се увеличава.

Как да определите бинокулярното зрение?

За това се използват много техники. Най-популярната техника е тестът на Соколова.

За да проведете теста, ще ви трябва: вземете произволна тетрадка, която ще трябва да навиете в тръба и да я поставите на дясното си око. По това време, лява ръкапротегнете се напред, мислено опирайки дланта си в далечината. Разстоянието от дланта до лявото око трябва да бъде около 15 см.

Така се получават две „картинки” – длан и „тунел”. Гледайки ги едновременно, тези картини се припокриват. В резултат на това се образува „дупка в дланта“. Това показва, че зрението е бинокулярно.

Какво е необходимо за развитието на бинокулярно зрение?

Бинокулярното зрение е възможно, когато:

1. Зрителна острота най-малко 0,4 DPT, което гарантира ясно отпечатване на обекти върху ретината.
2. Има свободна подвижност на двете очни ябълки. Това показва, че всички мускули са тонизирани. А това е предпоставка за бинокулярно зрение.

Мускулите са тези, които осигуряват необходимото успоредно подреждане на зрителните оси, което гарантира пречупването на светлинните лъчи точно върху ретината на окото.

Причини за увреждане на бинокулярното зрение

Стереоскопичното зрение (бинокулярно) е норма за хората. Но има редица причини, които могат да нарушат нормалния ход на жизнената дейност на органа на зрението.

Тези причини са:

Имайте предвид, че нарушеното бинокулярно зрение изисква навременна диагноза от офталмолог, тъй като представлява заплаха за собственика си. При минимално увреждане на бинокулярността човек става непрофесионалист и дейността му се ограничава.

Какво причинява монокулярно зрение?

Монокулярното зрение е виждане през едното око.Тоест с монокулярно зрение заобикаляща средавъзприема косвено. Тоест всичко се възприема въз основа на размера и формата на обектите. При монокулярно зрение триизмерното зрение не е възможно. Например, човек, който може да вижда с едно око, ще има големи затруднения да налее вода в чаша, още по-малко да прокара конец през окото.

Това значително ограничава възможностите на човека, както социални, така и професионални.

Причините за монокулярното зрение са причините, които нарушават бинокулярното зрение. Писахме за тези причини по-рано.

За да проверите дали бинокулярното зрение е нарушено, тоест дали се появява монокулярно зрение, можете да направите следното:

1. Вземете по един подострен молив в двете си ръце.
2. Сега изпънете малко ръката си, затворете едното си око и съединете ръцете си с моливите, опитвайки се да свържете острите краища на моливите.
3. Колкото по-трудно е да се направи това, толкова повече признаци на монокулярно зрение има.

Цветно зрение: какво е и какви нарушения има

Цветното зрение се осигурява от конуси - цветни рецептори, които са се образували в резултат на мутация. Днес тази мутация определя полезността на зрението, което се счита за зрение, способно да възприема, различава и усеща цветове от всички спектри.

Цветното зрение е предимство на висшия примат - човека, което отличава неговата ретина от ретината на останалите представители на този разред.

Как работи цветното зрение?

Обикновено ирисът на окото съдържа, в допълнение към други рецептори, конуси от три различни видове. Всеки конус поглъща лъчи с различна дължина. Лъчите с различна дължина съставляват цветовата характеристика.

Цветът се характеризира с: нюанс, наситеност на цвета и яркост. Наситеността от своя страна отразява дълбочината, чистотата и яркостта на цвета и неговия нюанс. А яркостта на цвета зависи от интензивността на светлинния поток.

Нарушения цветно зрение

Нарушенията на цветното зрение могат да бъдат вродени или придобити. По правило вроденото цветоусещане е по-характерно за мъжете.

Основната причина за загубата на цветово възприятие е загубата на конуси. В зависимост от това кой конус липсва, окото губи способността да възприема цветовия спектър, който този конус „чете“.

Загубата на способността за възприемане на цветовете е популярно известна като цветна слепота. Тази патология е кръстена на Далтън, който самият е страдал от увреждане на цветното зрение и е участвал в изследването на това заболяване и цветното зрение като цяло.

Днес се прави разлика между нормална и анормална трихромазия. Нека припомним, че всеки, който различава и трите цветови спектъра, е трихромат. Съответно тези, които различават само два цветови спектъра, са дихромати. По-рано писахме какво е характерно за всяка група и какви други нарушения на цветното зрение има.

Затова си струва отново да обърнем внимание колко уникална е човешката зрителна система, колко важно е да я защитаваме и постоянно да се грижим за нея. В резултат на това патологиите от различни видове просто няма да бъдат страшни за вас.

Видео

Бинокулярното зрение осигурява триизмерно възприемане на околния свят в триизмерното пространство. С помощта на тази визуална функция човек може да обхване с внимание не само обектите пред себе си, но и тези, разположени отстрани. Бинокулярното зрение се нарича още стереоскопично зрение. Какви са последствията от нарушение на стереоскопичното възприятие на света и как да подобрим зрителната функция? Нека да разгледаме въпросите в статията.

Какво е бинокулярно зрение? Неговата функция е да осигури монолитна визуална картина чрез комбиниране на изображенията на двете очи в едно изображение. Характеристика на бинокулярното възприятие е формирането на триизмерна картина на света с определяне на местоположението на обектите в перспектива и разстоянието между тях.

Монокулярното зрение е в състояние да определи височината и обема на обект, но не дава представа за относителното положение на обектите в равнина. Бинокулярността е пространствено възприемане на света, даващо пълна 3D картина на заобикалящата действителност.

Забележка! Бинокулярността подобрява зрителната острота, осигурявайки ясно възприятие на зрителните образи.

Триизмерността на възприятието започва да се формира на възраст от две години: детето е в състояние да възприема света в триизмерен образ. Веднага след раждането тази способност отсъства поради несъответствие в движението на очните ябълки - очите „плуват“. На възраст от два месеца бебето вече може да фиксира предмет с очите си. На три месеца бебето проследява обекти в движение, разположени в непосредствена близост до очите - висящи ярки играчки. Тоест се образува бинокулярна фиксация и рефлекс на сливане.

На шест месеца бебетата вече могат да виждат предмети на различни разстояния. До 12-16-годишна възраст очното дъно е напълно стабилизирано, което показва завършването на процеса на формиране на бинокулярност.

Защо бинокулярното зрение е нарушено? За перфектното развитие на стереоскопичните изображения са необходими определени условия:

• липса на страбизъм;
• координирана работа на очните мускули;
• координирани движения на очните ябълки;
• зрителна острота от 0,4;
• еднаква зрителна острота и на двете очи;
• правилното функциониране на периферната и централната нервна система;
• липса на патология в структурата на лещата, ретината и роговицата.

Също така, за нормалното функциониране на зрителните центрове е необходимо да има симетрия на местоположението на очните ябълки, липса на патология на зрителните нерви, съвпадение на степента на пречупване на роговицата на двете очи и същото зрение на двете очи. При липса на тези параметри бинокулярното зрение е нарушено. Освен това стереоскопичното зрение е невъзможно при липса на едно око.

Стереоскопичното зрение зависи от правилното функциониране на зрителните центрове на мозъка, което координира рефлекса на сливане на две изображения в едно.

Нарушение на стереоскопичното зрение

За получаване на ясен триизмерен образ е необходима координирана работа на двете очи. Ако функционирането на очите не е координирано, говорим за патология на зрителната функция.

Бинокулярното увреждане на зрението може да възникне поради следните причини:

• патология на мускулната координация - нарушение на подвижността;
• патология на механизма за синхронизиране на образите в едно цяло - сензорно разстройство;
• комбинация от сензорни и двигателни нарушения.

Бинокулярното зрение се определя с помощта на ортоптични устройства. Първият тест се провежда на три години: децата се тестват за функционирането на сетивните и двигателните компоненти на зрителната функция. При страбизъм се прави допълнително изследване на сетивния компонент на бинокулярното зрение. Офталмологът е специалист по проблемите на стереоскопичното зрение.

Навременният преглед на детето от офталмолог предотвратява развитието на страбизъм и сериозни проблемис визия за бъдещето.

Какво причинява нарушение на стереоскопичното зрение? Те включват:

• непостоянна рефракция на очите;
• дефекти на очните мускули;
• деформация на черепните кости;
• патологични процеси на орбиталната тъкан;
• мозъчни патологии;
• токсично отравяне;
• неоплазми в мозъка;
• тумори на зрителните органи.

Последица от нарушена бинокулярност е страбизъм, най-честата патология на зрителната система.

Страбизъм

Страбизмът винаги е липса на бинокулярно зрение, тъй като зрителните оси на двете очни ябълки не се сближават. Има няколко форми на патология:

• валиден;
• невярно;
• скрит.

При фалшива форма на страбизъм има стереоскопично възприемане на света - това го прави възможно да се разграничи от истинския страбизъм. Фалшив страбизъмне изисква лечение.

Открива се хетерофория (скрит страбизъм). следния метод. Ако пациентът покрие едното си око с лист хартия, то ще се отклони настрани. Ако листът хартия се отстрани, очната ябълка заема правилната позиция. Тази функция не е дефект и не изисква лечение.

Нарушената зрителна функция със страбизъм се изразява в следните симптоми:

• раздвояване на получената картина на света;
• често замайване с гадене;
• накланяне на главата към засегнатия очен мускул;
• блокиране на подвижността на очния мускул.

Причините за развитието на страбизъм са следните:

• наследствен фактор;
• нараняване на главата;
• тежки инфекции;
• психично разстройство;
• патологии на централната нервна система.

Страбизмът може да се коригира, особено при ранна възраст. За лечение на заболяването се използват различни методи:

• използването на физиотерапия;
• физиотерапия;
• очни лещи и очила;
• лазерна корекция.

С хетерофорията е възможно бърза уморяемосточи, двойно виждане. В този случай се използват призматични очила за постоянно носене. При тежка хетерофория се извършва хирургична корекция, както при очевиден страбизъм.

При паралитичен страбизъм първо се отстранява причината, която е причинила зрителния дефект. Вроденият паралитичен страбизъм при деца трябва да се лекува възможно най-рано. Придобитият паралитичен страбизъм е характерен за възрастни пациенти, претърпели тежки инфекции или заболявания на вътрешните органи. Лечението за отстраняване на причината за страбизъм обикновено е дългосрочно.

Посттравматичният страбизъм не се коригира веднага: трябва да минат 6 месеца от момента на нараняване. В този случай е показана хирургическа намеса.

Как да диагностицираме бинокулярно зрение

Бинокулярното зрение се определя с помощта на следните инструменти:

• автофлуорофрактометър;
• офталмоскоп;
• цепна лампа;
• монобиноскоп.

Как сами да определите бинокулярното зрение? За това са разработени прости техники. Нека да ги разгледаме.

Техниката на Соколов

Дръжте кух предмет, подобен на бинокъл, като например навита хартия, към едното око. Фокусирайте погледа си през тръбата върху един отдалечен обект. Сега го доведе до отворено окодланта ви: намира се близо до края на тръбата. Ако бинокулярността не е балансирана, ще намерите дупка в дланта си, през която можете да видите отдалечен обект.

Калфа техника

Вземете няколко маркера/молива: задръжте единия хоризонтално положение, другата - във вертикална. Сега опитайте да се прицелите и свържете вертикалния молив с хоризонталния. Ако бинокулярността не е нарушена, можете да направите това без затруднения, тъй като пространствената ориентация е добре развита.

Метод на четене

Дръжте химикал или молив пред върха на носа си (2-3 см) и се опитайте да прочетете отпечатания текст. Ако можете напълно да покриете текста с зрението си и да четете, това означава, че вашият двигател и сензорни функциине е нарушено. Чужд предмет (писалка пред носа ви) не трябва да пречи на възприемането на текста.

Предотвратяване на бинокулярни дефекти

Бинокулярното зрение при възрастни може да бъде нарушено по няколко причини. Корекцията се състои в упражнения за укрепване на очните мускули. В този случай здравото око е затворено, а пациентът е натоварен.

Упражнение

Това упражнение за развитие на стереоскопично зрение може да се изпълнява у дома. Алгоритъмът на действията е както следва:

1. Прикрепете визуалния обект към стената.
2. Отдалечете се на два метра от стената.
3. Изпънете ръката си напред с вдигнат нагоре показалец.
4. Преместете фокуса си върху визуалния обект и го погледнете през върха на пръста си - върхът на пръста ви трябва да се раздвои.
5. Преместете фокуса си от пръста си към визуалния обект - сега той трябва да се раздели на две.

Целта на това упражнение е последователно да превключите фокуса на вниманието от пръста към обекта. Важен показателПравилното развитие на стереоскопичното зрение е яснотата на възприеманото изображение. Ако изображението е замъглено, това показва монокулярно зрение.

важно! Всички упражнения за очите трябва да бъдат обсъдени предварително с офталмолог.

Профилактика на зрителни увреждания при деца и възрастни:

• Не можете да четете книги, докато лежите;
• работното място трябва да е добре осветено;
• Приемайте редовно витамин С, за да предотвратите свързаната с възрастта загуба на зрението;
• редовно попълвайте тялото си с комплекс от основни минерали;
• трябва да се разтоварват редовно очни мускулиот напрежение - погледнете в далечината, затворете и отворете очи, завъртете очните ябълки.

Също така трябва редовно да се преглеждате от офталмолог и да се придържате към него здрав образживот, облекчете очите и не им позволявайте да се уморяват, изпълнявайте упражнения за очите, лекувайте очните заболявания своевременно.

Долен ред

Бинокулярното зрение е способността да възприемате картината на света с двете очи, да определяте формата и параметрите на обектите, да се ориентирате в пространството и да определяте местоположението на обектите един спрямо друг. Липсата на бинокулярност винаги е намаляване на качеството на живот поради ограничено възприемане на светогледа, както и здравословен проблем. Страбизмът е една от последиците от нарушеното бинокулярно зрение, което може да бъде вродено или придобито. Съвременна медициналесно се справя с възстановяването на зрителните функции. Колкото по-рано започнете корекцията на зрението, толкова по-успешен ще бъде резултатът.