Inimene töötleb saadud infot ja teeb vajalikud kohandused. Need protsessid on teadvuseta ja neid rakendatakse moonutuste mitmetasandilises autonoomses korrigeerimises. Seega elimineeritakse sfäärilised ja kromaatilised aberratsioonid, pimeala efektid, tehakse värvikorrektsioon, moodustub stereoskoopiline pilt jne. Juhtudel, kui alateadlik infotöötlus on ebapiisav või ülemäärane, tekivad optilised illusioonid.

Silma spektraalne tundlikkus

Valgustundlikud retseptorid on evolutsiooni käigus kohanenud päikesekiirgusega, mis jõuab Maa pinnale ning levib hästi merede ja ookeanide vees. Maa atmosfääril on märkimisväärne läbipaistvusaken vaid lainepikkuste vahemikus 300-1500 nm. Ultraviolettpiirkonnas piirab läbipaistvust ultraviolettkiirguse neeldumine osoonikihi ja vee poolt ning infrapunapiirkonnas vee neeldumine. Seetõttu moodustab spektri suhteliselt kitsas nähtav piirkond enam kui 40% pinnalähedasest päikesekiirguse energiast.

Inimsilm on tundlik elektromagnetilise kiirguse suhtes lainepikkuste vahemikus 400–750 nm. nähtav kiirgus) . Silma võrkkest on tundlik ka lühema lainepikkusega kiirgusele, kuid silma tundlikkust selles spektri piirkonnas piirab läätse madal läbipaistvus, mis kaitseb võrkkesta ultraviolettkiirguse kahjustava mõju eest.

Inimese nägemise füsioloogia

värvinägemine

Inimsilm sisaldab kahte tüüpi valgustundlikke rakke (fotoretseptoreid): ülitundlikud vardad ja vähem tundlikud koonused. Vardad toimivad suhteliselt vähese valguse tingimustes ja vastutavad öise nägemise mehhanismi töö eest, kuid tagavad ainult värvineutraalse reaalsustaju, mida piirab valge, halli ja musta värvi osalus. Koonused töötavad kõrgemal valgustasemel kui vardad. Nad vastutavad päevase nägemise mehhanismi eest, mille eripäraks on võime pakkuda värvinägemist.

Erineva lainepikkusega valgus stimuleerib erinevat tüüpi koonuseid erinevalt. Näiteks kollakasroheline valgus stimuleerib L-tüüpi ja M-tüüpi käbisid võrdselt, kuid vähem stimuleerib S-tüüpi käbisid. Punane tuli stimuleerib L-tüüpi käbisid palju tugevamini kui M-tüüpi koonuseid ja S-tüüpi koonused ei stimuleeri peaaegu üldse; roheline-sinine valgus stimuleerib M-tüüpi retseptoreid rohkem kui L-tüüpi ja S-tüüpi retseptoreid veidi rohkem; sellise lainepikkusega valgus stimuleerib ka vardaid kõige tugevamalt. Violetne valgus stimuleerib peaaegu eranditult S-tüüpi käbisid. Aju tajub erinevatelt retseptoritelt saadud kombineeritud informatsiooni, mis annab erineva lainepikkusega valguse erineva taju.

Inimeste ja ahvide värvinägemist kontrollivad geenid, mis kodeerivad valgustundlikke opsiini valke. Kolmekomponendilise teooria pooldajate sõnul piisab värvide tajumiseks kolme erineva valgu olemasolust, mis reageerivad erinevatele lainepikkustele. Enamikul imetajatel on neist geenidest ainult kaks, seega on neil kahevärviline nägemine. Juhul, kui inimesel on kaks valku, mida kodeerivad erinevad geenid, mis on liiga sarnased või üks valkudest ei ole sünteesitud, tekib värvipimedus. N. N. Miklukho-Maclay tegi kindlaks, et Uus-Guinea paapualastel, kes elavad paksus rohelises džunglis, puudub oskus rohelist eristada.

Punase valguse suhtes tundlikku opsiini kodeerib inimestel geen OPN1LW.

Teised inimese opsiinid kodeerivad geene OPN1MW, OPN1MW2 ja OPN1SW, millest kaks esimest kodeerivad keskmise lainepikkusega valgustundlikke valke ja kolmas vastutab opsiini eest, mis on tundlik spektri lühilainepikkuse osa suhtes.

Kolme tüüpi opsiinide vajadus värvinägemise jaoks tõestati hiljuti katsetes oravate ahvidega (saimiri), kelle isased raviti kaasasündinud värvipimedusest inimese opsiini geeni OPN1LW viimisega nende võrkkestasse. See töö (koos sarnaste katsetega hiirtel) näitas, et küps aju on võimeline kohanema silma uute sensoorsete võimetega.

OPN1LW geen, mis kodeerib punase tajumise eest vastutavat pigmenti, on väga polümorfne (Virrelli ja Tiškovi hiljutises töös leiti 256 inimesest koosnevast proovist 85 alleeli) ja ligikaudu 10% naistest, kellel on kaks erinevat alleeli. Sellel geenil on tegelikult täiendavat tüüpi värviretseptorid ja teatud määral neljakomponendiline värvinägemine. "Kollakasrohelist" pigmenti kodeeriva OPN1MW geeni variatsioonid on haruldased ja ei mõjuta retseptorite spektraalset tundlikkust.

OPN1LW geen ja keskmise lainepikkusega valguse tajumise eest vastutavad geenid asuvad X-kromosoomis tandemina ning nende vahel toimub sageli mittehomoloogne rekombinatsioon või geenikonversioon. Sel juhul võib tekkida geenide sulandumine või nende koopiate arvu suurenemine kromosoomis. OPN1LW geeni defektid on osalise värvipimeduse, protanoopia põhjuseks.

Kolmekomponendilist värvinägemise teooriat väljendas esmakordselt 1756. aastal M. V. Lomonosov, kui ta kirjutas "silmapõhja kolmest asjast". Sada aastat hiljem töötas selle välja saksa teadlane G. Helmholtz, kes ei maini Lomonossovi kuulsat teost "Valguse päritolust", kuigi see avaldati ja lühidalt esitleti saksa keeles.

Paralleelselt oli Ewald Geringi vastane värviteooria. Selle töötasid välja David Hubel ja Thorsten Wiesel. Nad said avastuse eest 1981. aastal Nobeli preemia.

Nad väitsid, et aju ei saa üldse teavet punase (R), rohelise (G) ja sinise (B) värvide kohta (Jung-Helmholtzi värviteooria). Aju saab teavet heleduse erinevuse kohta - valge (Y max) ja musta (Y min) heleduse erinevuse kohta, rohelise ja punase värvi erinevuse kohta (G - R), sinise ja kollase erinevuse kohta värvid (B - kollane) ja kollane (kollane = R + G) on punase ja rohelise summa, kus R, G ja B on värvikomponentide heledus - punane, R, roheline, G ja sinine, B .

Meil on võrrandisüsteem:

R b − w = ( Y m a x − Y m i n , K g r = G − R , K b r g = B − R − G , (\displaystyle R_(b-w)=(\begin(cases)Y_(max)-Y_(min ),\\K_(gr)=G-R,\\K_(brg)=B-R-G,\end(juhtumid)))

kus R b − w (\displaystyle R_(b-w)), K gr , K brg - valge tasakaalu koefitsientide funktsioonid mis tahes valgustuse korral. Praktikas väljendub see selles, et inimesed tajuvad erinevate valgusallikate all objektide värvi ühtemoodi (värvide kohandamine). Vastase teooria selgitab üldiselt paremini asjaolu, et inimesed tajuvad objektide värve ühtemoodi äärmiselt erinevate valgusallikate korral, sealhulgas erinevat värvi valgusallikate valguses samas stseenis.

Need kaks teooriat ei ole üksteisega täiesti kooskõlas. Kuid vaatamata sellele eeldatakse endiselt, et kolme stiimuli teooria toimib võrkkesta tasemel, kuid informatsioon töödeldakse ja aju saab andmeid, mis on juba kooskõlas vastase teooriaga.

Binokulaarne ja stereoskoopiline nägemine

Pupillide maksimaalsed muutused tervel inimesel on 1,8 mm kuni 7,5 mm, mis vastab 17-kordsele pupillide pindala muutusele. Võrkkesta tegelik valgustuse vahemik on aga piiratud 10:1, mitte 17:1-ga, nagu võiks eeldada pupillipiirkonna muutuste põhjal. Tegelikult on võrkkesta valgustus proportsionaalne pupilli piirkonna, objekti heleduse ja silma kandja läbilaskvusega.

Pupilli panus silma tundlikkuse reguleerimisse on äärmiselt ebaoluline. Kogu heleduse vahemik, mida meie visuaalne mehhanism suudab tajuda, on tohutu: alates 10–6 cd m–2 täielikult pimedaks kohandatud silma jaoks kuni 10 6 cd m–2 täielikult valgusega kohanenud silma jaoks. Sellise laia tundlikkuse mehhanism seisneb valgustundlike pigmentide lagunemises ja taastamises võrkkesta fotoretseptorites - koonustes ja varrastes.

Silma tundlikkus sõltub kohanemise täielikkusest, valgusallika intensiivsusest, allika lainepikkusest ja nurgamõõtmetest, samuti stiimuli kestusest. Silma tundlikkus väheneb vanuse kasvades kõvakesta ja pupilli optiliste omaduste, samuti taju retseptori lüli halvenemise tõttu.

Maksimaalne tundlikkus päevavalguses ( päevane nägemine) asub lainepikkusel 555–556 nm ja nõrga õhtu/ööga ( hämaras nägemine/öine nägemine) nihkub nähtava spektri violetse serva poole ja asub 510 nm juures (kõikub päeva jooksul 500-560 nm piires). Seda seletatakse (inimese nägemise sõltuvus valgustingimustest, kui ta tajub mitmevärvilisi objekte, nende näilise heleduse suhe - Purkinje efekt) silma kahte tüüpi valgustundlike elementidega - eredas valguses, nägemine. teostatakse peamiselt koonuste abil ja nõrga valguse korral kasutatakse eelistatavalt ainult pulgakesi.

Nägemisteravus

Erinevate inimeste võime näha objekti suuremaid või väiksemaid detaile samalt kauguselt sama silmamuna kuju ja sama dioptrilise silmasüsteemi murdumisvõimega on tingitud võrkkesta tundlike elementide vahelise kauguse erinevusest. ja seda nimetatakse nägemisteravuseks.

Nägemisteravus on silma võime tajuda eraldi kaks punkti, mis asuvad üksteisest teatud kaugusel ( detail, peeneteraline, eraldusvõime). Nägemisteravuse mõõt on vaatenurk, st nurk, mille moodustavad kõnealuse objekti servadest (või kahest punktist) väljuvad kiired. A ja B) sõlmpunktini ( K) silmad. Nägemisteravus on pöördvõrdeline nägemisnurgaga, st mida väiksem see on, seda suurem on nägemisteravus. Tavaliselt on inimsilm selleks võimeline eraldi tajuma objekte, mille nurkkaugus ei ole väiksem kui 1 ′ (1 minut).

Nägemisteravus on nägemise üks olulisemaid funktsioone. Inimese nägemisteravus on piiratud selle struktuuriga. Inimese silm, erinevalt näiteks peajalgsete silmadest, on pöördorgan ehk valgustundlikud rakud asuvad närvide ja veresoonte kihi all.

Nägemisteravus sõltub maakula, võrkkesta piirkonnas paiknevate koonuste suurusest, aga ka paljudest teguritest: silma murdumine, pupilli laius, sarvkesta läbipaistvus, lääts (ja selle elastsus) , klaaskeha (mis moodustavad murdumisaparaadi), võrkkesta ja nägemisnärvi seisund, vanus.

Nägemisteravuse ja/või valgustundlikkuse pöördvõrdelist väärtust nimetatakse lihtsa (palja) silma eraldusvõimeks ( lahutusvõime).

vaateväli

Perifeerne nägemine (vaateväli); määrata vaatevälja piirid nende projitseerimisel sfäärilisele pinnale (perimeetrit kasutades). Vaateväli on ruum, mida silm tajub, kui pilk on fikseeritud. Nägemisväli on võrkkesta perifeersete osade funktsioon; selle seisund määrab suuresti inimese võime ruumis vabalt navigeerida.

Nägemisvälja muutusi põhjustavad visuaalse analüsaatori orgaanilised ja/või funktsionaalsed haigused: võrkkest, nägemisnärv, nägemisrada, kesknärvisüsteem. Nägemisvälja rikkumised avalduvad kas selle piiride ahenemises (väljendatud kraadides või lineaarsetes väärtustes) või selle üksikute sektsioonide kadumises (hemianopsia), skotoomi ilmnemises.

binokulaarsus

Vaadates objekti mõlema silmaga, näeme seda ainult siis, kui silmade nägemisteljed moodustavad sellise lähenemisnurga (konvergentsi), mille korral saadakse võrkkestale sümmeetrilised erinevad kujutised tundliku kollase täpi teatud vastavates kohtades ( fovea centralis). Tänu sellele binokulaarsele nägemisele ei hinda me mitte ainult objektide suhtelist asukohta ja kaugust, vaid tajume ka reljeefi ja helitugevust.

Binokulaarse nägemise peamised omadused on elementaarse binokulaarse, sügavuse ja stereoskoopilise nägemise olemasolu, stereonägemise teravus ja fusioonivarud.

Elementaarse binokulaarse nägemise olemasolu kontrollitakse, jagades osa kujutistest fragmentideks, millest osa esitatakse vasakule ja osa paremale silmale. Vaatlejal on elementaarne binokulaarne nägemine, kui ta suudab fragmentidest koostada ühe originaalpildi.

Sügavusnägemise olemasolu kontrollitakse juhuslike punktstereogrammide esitamisega, mis peaks tekitama vaatlejas spetsiifilise sügavusekogemuse, mis erineb monokulaarsetel tunnustel põhinevast ruumilisuse muljest.

Stereonägemise teravus on stereoskoopilise taju läve pöördväärtus. Stereoskoopilise taju lävi on minimaalne tuvastatav erinevus (nurknihe) stereogrammi osade vahel. Selle mõõtmiseks kasutatakse põhimõtet, mis on järgmine. Vaatleja vasakule ja paremale silmale esitatakse eraldi kolm paari kujundeid. Ühes paaris kattuvad kujundite asukohad, teises kahes on üks kujunditest teatud vahemaa võrra horisontaalselt nihutatud. Katsealusel palutakse näidata figuurid suhtelise kauguse kasvavas järjekorras. Kui arvud on õiges järjestuses, siis testi tase tõuseb (erinevus väheneb), kui mitte, siis erinevus suureneb.

Fusioonireservid - tingimused, mille korral on stereogrammi motoorne sulandumine võimalik. Fusioonivarud määratakse stereogrammi osade vahelise maksimaalse erinevuse järgi, mille puhul tajutakse seda endiselt kolmemõõtmelise kujutisena. Fusioonivarude mõõtmiseks kasutatakse stereonägemisteravuse uurimisel kasutatavale vastupidist põhimõtet. Näiteks palutakse katsealusel ühendada üheks pildiks kaks vertikaalset triipu, millest üks on nähtav vasakule ja teine ​​paremale silmale. Samal ajal hakkab eksperimenteerija ribasid aeglaselt eraldama, kõigepealt koonduva ja seejärel lahkneva erinevusega. Pilt hakkab jagunema kaheks erinevuse väärtuse juures, mis iseloomustab vaatleja ühinemisreservi.

Binokulaarsus võib olla kahjustatud kõõrdsilmsus ja mõned muud silmahaigused. Tõsise väsimuse korral võib tekkida ajutine strabismus, mis on põhjustatud juhitava silma väljalülitamisest.

Kontrastsuse tundlikkus

Kontrastsuse tundlikkus - inimese võime näha objekte, mille heledus erineb taustast veidi. Kontrastsuse tundlikkust hinnatakse sinusoidsete võredega. Kontrastsuse tundlikkuse läve tõus võib olla märk paljudest silmahaigustest ja seetõttu saab selle uuringut kasutada diagnoosimisel.

Nägemise kohandamine

Ülaltoodud nägemisomadused on tihedalt seotud silma kohanemisvõimega. Silma kohanemine – nägemise kohanemine erinevate valgustingimustega. Kohanemine toimub valgustuse muutustega (eristada valguse ja pimedusega kohanemist), valgustuse värviomadusi (võime tajuda valgeid objekte valgena isegi langeva valguse spektri olulise muutumise korral).

Valgusega kohanemine toimub kiiresti ja lõpeb 5 minutiga, silma kohanemine pimedusega on aeglasem protsess. Valgusaistingut põhjustav minimaalne heledus määrab silma valgustundlikkuse. Viimane suureneb kiiresti esimese 30 minutiga. viibida pimedas, selle tõus lõpeb praktiliselt 50-60 minutiga. Silma kohanemist pimedusega uuritakse spetsiaalsete seadmete – adaptomeetrite – abil.

Silma pimedusega kohanemise vähenemist täheldatakse mõnede silmahaiguste (pigmentoosne retiniit, glaukoom) ja üldiste (A-avitaminoos) haiguste korral.

Kohanemine väljendub ka nägemise võimes osaliselt kompenseerida nägemisaparaadi enda defekte (läätse optilised defektid, võrkkesta defektid, skotoomid jne).

Visuaalse teabe töötlemine

Visuaalsete aistingute fenomeni, millega ei kaasne visuaalse informatsiooni töötlemist, nimetatakse pseudopimeduse nähtuseks.

nägemishäired

objektiivi defektid

Suurim puudus on lahknevus silma optilise võimsuse ja selle pikkuse vahel, mis põhjustab lähedaste või kaugemate objektide nähtavuse halvenemist.

kaugnägelikkus

Kaugnägelikkuseks nimetatakse sellist murdumisanomaaliat, mille puhul silma sisenevad valguskiired ei keskendu mitte võrkkestale, vaid selle taha. Heledate vormide korral kompenseerib hea akommodatsioonivaruga silm nägemispuudulikkust, suurendades läätse kumerust ripslihasega.

Tugevama kaugnägemise korral (3 dioptrit ja rohkem) on nägemine halb mitte ainult lähedale, vaid ka kaugele ning silm ei suuda defekti ise kompenseerida. Kaugnägelikkus on tavaliselt kaasasündinud ja ei edene (koolieaks tavaliselt väheneb).

Kaugnägelikkuse korral on prillid ette nähtud lugemiseks või pidevaks kandmiseks. Prillide jaoks valitakse koonduvad läätsed (viivad fookuse edasi võrkkestale), mille kasutamisel muutub patsiendi nägemine parimaks.

Presbüoopia ehk vanusega seotud kaugnägelikkus erineb mõnevõrra kaugnägelikkusest. Presbüoopia areneb läätse elastsuse kadumise tõttu (mis on selle arengu normaalne tulemus). See protsess algab juba koolieas, kuid tavaliselt märkab inimene lähinägemise vähenemist pärast 40. eluaastat. (Kuigi 10-aastaselt oskavad emmetroopsed lapsed lugeda 7 cm kauguselt, 20-aastaselt - juba vähemalt 10 cm ja 30-14 cm jne.) Seniilne kaugnägelikkus areneb järk-järgult ja vanuseks. 65-70-aastaselt kaotab inimene juba täielikult kohanemisvõime, presbüoopia areng on lõppenud.

Lühinägelikkus

Lühinägelikkus on silma murdumise anomaalia, mille puhul fookus liigub ettepoole ja võrkkestale langeb juba defokuseeritud kujutis. Müoopia korral asub selge nägemise edasine punkt 5 meetri raadiuses (tavaliselt asub see lõpmatus). Müoopia on vale (kui tsiliaarse lihase ülepinge tõttu tekib selle spasm, mille tagajärjel jääb läätse kõverus kaugele nägemiseks liiga suureks) ja tõene (kui silmamuna suureneb eesmise-tagamise teljel). Kergetel juhtudel on kauged objektid hägused, samas kui lähedal asuvad objektid jäävad teravaks (selge nägemise kaugeim punkt asub silmadest üsna kaugel). Kõrge lühinägelikkuse korral väheneb nägemine oluliselt. Alates umbes -4 dioptrist vajab inimene prille nii kauguse kui ka lähikauguse jaoks, vastasel juhul tuleb kõnealune objekt silmadele väga lähedale tuua. Ent just seetõttu, et lähinägija toob hea pildi teravuse huvides eseme oma silmadele lähedale, suudab ta eristada selle objekti peenemaid detaile kui normaalse nägemisega inimene.

Noorukieas lühinägelikkus sageli progresseerub (silmad pingutavad pidevalt, et lähedal töötada, mistõttu silm kasvab kompenseerivalt pikkust). Müoopia progresseerumine võtab mõnikord pahaloomulise vormi, mille puhul nägemine langeb 2-3 dioptrit aastas, täheldatakse kõvakesta venitamist ja võrkkesta düstroofseid muutusi. Rasketel juhtudel on oht ülevenitatud võrkkesta irdumiseks füüsilise koormuse või äkilise löögi korral. Müoopia progresseerumine peatub tavaliselt 25-30-aastaselt, kui keha kasv peatub. Kiire progresseerumise korral langeb nägemine selleks ajaks -25 dioptrini ja alla selle, mis kahjustab väga tõsiselt silmi ja häirib järsult nägemise kvaliteeti kaugele ja lähedale (kõik, mida inimene näeb, on udused piirjooned ilma üksikasjaliku nägemiseta), ja sellised kõrvalekalded on väga raske on optikaga täielikult korrigeerida: paksud prilliklaasid tekitavad tugevaid moonutusi ja vähendavad objekte visuaalselt, mistõttu inimene ei näe piisavalt hästi isegi prillidega. Sellistel juhtudel saab parima efekti saavutada kontaktkorrektsiooni abil.

Hoolimata asjaolust, et lühinägelikkuse progresseerumise peatamise küsimusele on pühendatud sadu teaduslikke ja meditsiinilisi töid, pole endiselt tõendeid progresseeruva lühinägelikkuse ravimeetodi, sealhulgas operatsiooni (skleroplastika) tõhususe kohta. Atropiini silmatilkade ja pirentsipiini silmageeliga lastel on lühinägelikkuse suurenemise kiiruse vähene, kuid statistiliselt oluline vähenemine. ] .

Müoopia korral kasutavad nad sageli nägemise laserkorrektsiooni (sarvkesta mõju laserkiirega, et vähendada selle kumerust). See korrigeerimismeetod ei ole täiesti ohutu, kuid enamikul juhtudel on pärast operatsiooni võimalik saavutada märkimisväärne nägemise paranemine.

Lühinägelikkusest ja kaugnägelikkusest saab üle prillide, kontaktläätsede või võimlemiskursuste abil.

Astigmatism

Astigmatism on silma optika defekt, mis on põhjustatud sarvkesta ja (või) läätse ebakorrapärasest kujust. Kõigil inimestel erineb sarvkesta ja läätse kuju ideaalsest pöörlemiskehast (see tähendab, et kõigil inimestel on ühel või teisel määral astigmatism). Raskematel juhtudel võib venitus piki üht telge olla väga tugev, lisaks võivad sarvkestal esineda ka muudest põhjustest (vigastused, nakkushaigused jne) põhjustatud kõverusdefekte. Astigmatismi korral murduvad valguskiired erinevates meridiaanides erineva tugevusega, mille tulemusena on pilt moonutatud ja kohati hägune. Rasketel juhtudel on moonutus nii tugev, et vähendab oluliselt nägemise kvaliteeti.

Astigmatismi on lihtne diagnoosida, kui uurida ühe silmaga tumedate paralleelsete joontega paberilehte – sellist lehte pöörates märkab astigmatist, et tumedad jooned on kas hägused või muutuvad selgemaks. Enamikul inimestel on kaasasündinud astigmatism kuni 0,5 dioptrit, mis ei põhjusta ebamugavust.

Seda defekti kompenseerivad erineva horisontaalse ja vertikaalse kumerusega silindriliste klaasidega prillid ja kontaktläätsed (kõvad või pehmed toorilised), samuti erineva optilise võimsusega prilliklaasid erinevates meridiaanides.

võrkkesta defektid

värvipimedus

Kui kolmest põhivärvist ühe tajumine võrkkestas langeb välja või nõrgeneb, siis inimene ei taju ühtki värvi. Seal on "värvipimedad" punase, rohelise ja sinakasvioletse jaoks. Harva on paaris või isegi täielik värvipimedus. Sagedamini on inimesi, kes ei suuda eristada punast rohelisest. Sellist nägemise puudumist nimetati värvipimeduseks – inglise teadlase D. Daltoni järgi, kes ise kannatas sellise värvinägemise häire all ja kirjeldas seda esmakordselt.

Värvipimedus on ravimatu, pärilik (seotud X-kromosoomiga). Mõnikord tekib see pärast mõnda silma- ja närvihaigust.

Värvipimedatel ei ole lubatud töötada sõidukite juhtimisega seotud avalikel teedel. Hea värvitaju on väga oluline meremeestele, pilootidele, keemikutele, mineraloogidele, kunstnikele, seetõttu kontrollitakse mõne elukutse puhul värvinägemist spetsiaalsete tabelite abil.

skotoom

Instrumentaalsed meetodid

Nägemispuude korrigeerimine toimub tavaliselt prillide abil.

Visuaalse taju võimaluste laiendamiseks kasutatakse ka spetsiaalseid seadmeid ja meetodeid, näiteks mikroskoope ja teleskoope.

Kirurgiline korrektsioon

Silma optilisi omadusi on võimalik normaalseks muuta, muutes sarvkesta kumerust. Selleks aurustatakse teatud kohtades sarvkesta laserkiire abil, mis viib selle kuju muutumiseni. Põhilised viisid

Meie tänane vestlus on visioonist. Nägemisvõime on inimese kõige ustavam ja usaldusväärsem abiline. See võimaldab meil navigeerida ja suhelda ümbritseva maailmaga.

Umbes 80% kogu teabest, mida inimene saab nägemise kaudu. Vaatleme pidevalt muutuva nähtava keskkonnapildi tekkimise mehhanismi.

Kuidas nähtav pilt luuakse

Iga inimese kuuest meeleorganist (analüsaatorist) on kolm kõige olulisemat lüli: retseptorid, närvirajad ja ajukeskus. Erinevatesse meeleorganitesse kuuluvad analüsaatorid töötavad omavahel tihedas "koostöös". See võimaldab teil saada ümbritsevast maailmast täieliku ja täpse pildi.

Nägemise funktsiooni tagab silmapaar.

Inimsilma optiline süsteem

Inimsilm on umbes 2,3 cm läbimõõduga sfäärilise kujuga, mille väliskesta esiosa on läbipaistev ja nn. sarvkest. Tagumine osa – kõvakesta – koosneb tihedast valgukoest. Otse valgu taga on soonkesta, mis on läbi imbunud veresoontest. Silmade värvuse määrab pigment, mis sisaldub selle eesmises (sirdavas) osas. Iiris sisaldab väga olulist silma elementi - auk (pupill), valguse silma edastamine. Õpilase taga on ainulaadne looduse leiutis - objektiiv. See on bioloogiline, täiesti läbipaistev kaksikkumer lääts. Selle kõige olulisem vara on majutus. Need. võime reflektoorselt muuta oma murdumisvõimet vaatlejast erineval kaugusel asuvate objektide käsitlemisel. Läätse kumerust kontrollib spetsiaalne lihaste rühm. Objektiivi taga on läbipaistev klaaskeha.

Sarvkest, iiris, lääts ja klaaskeha moodustavad silma optilise süsteemi.

Selle süsteemi koordineeritud töö muudab valguskiirte trajektoori ja suunab valguskvante võrkkestale. Sellel kuvatakse objektide vähendatud kujutis. Võrkkestal on fotoretseptorid, mis on nägemisnärvi harud. Valgusärritus, mida nad saavad, saadetakse mööda nägemisnärvi ajju, kus tekib objekti nähtav pilt.

Loodus on aga piiranud elektromagnetilise skaala nähtava osa väga väikese ulatusega.

Silma valgust juhtivat süsteemi läbivad ainult elektromagnetlained pikkusega 0,4–0,78 mikronit.

Võrkkesta on tundlik ka spektri ultraviolettkiirguse suhtes. Kuid lääts ei lase läbi agressiivseid ultraviolettkvante ja kaitseb seega seda kõige õrnemat kihti hävimise eest.

Kollane laik

Pupilli vastu võrkkesta peal on kollane laik, millel fotoretseptorite tihedus on eriti suur. Seetõttu on sellesse piirkonda sattunud objektide pilt eriti selge. Inimese igasuguse liikumise korral on vajalik, et objekti kujutis jääks kollase laigu piirkonda. See toimub automaatselt: aju saadab käsklused silmamotoorsetele lihastele, mis juhivad silmade liikumist kolmes tasapinnas. Sel juhul on silmade liikumine alati koordineeritud. Saadud käsklustele alludes sunnivad lihased silmamuna õiges suunas pöörama. See tagab nägemisteravuse.

Kuid isegi siis, kui vaatame liikuvat objekti, liiguvad meie silmad väga kiiresti küljelt küljele, varustades aju pidevalt "mõtlemistoitu".

Värvi- ja hämarikunägemine

Võrkkesta koosneb kahte tüüpi närviretseptoritest - vardad ja koonused. Vardad vastutavad öise (must-valge) nägemise eest ja koonused võimaldavad näha maailma kogu selle värvide hiilguses. Võrkkesta varraste arv võib ulatuda 115-120 miljonini, koonuste arv on tagasihoidlikum - umbes 7 miljonit. Vardad reageerivad isegi üksikutele footonitele. Seetõttu eristame ka vähese valguse korral objektide piirjooni (hämarusnägemine).

Kuid käbid saavad oma tegevust näidata ainult piisava valgusega. Nende aktiveerimiseks on vaja rohkem energiat, kuna nad on vähem tundlikud.

Valgust tajuvaid retseptoreid on kolme tüüpi, mis vastavad punasele, sinisele ja rohelisele.

Nende kombinatsioon võimaldab inimesel ära tunda kogu erinevaid värve ja tuhandeid nende toone. Ja nende pealesurumine annab valge värvi. Muide, sama põhimõtet kasutatakse ka.

Me näeme ümbritsevat maailma, sest kõik objektid peegeldavad neile langevat valgust. Pealegi sõltuvad peegeldunud valguse lainepikkused objektile kantud ainest või värvist. Näiteks punase palli pinnal olev värv suudab peegeldada ainult 0,78 mikroni lainepikkusi, samas kui roheline lehestik peegeldab vahemikku 0,51–0,55 mikronit.

Nendele lainepikkustele vastavad footonid, mis langevad võrkkestale, võivad mõjutada ainult vastava rühma koonuseid. Rohelisega valgustatud punane roos muutub mustaks lilleks, sest see ei suuda neid laineid peegeldada. Sellel viisil, kehal endal pole värvi. Ja kogu meie nägemisele kättesaadav tohutu värvide ja varjundite palett on meie aju hämmastava omaduse tulemus.

Kui teatud värvile vastav valgusvoog langeb koonusele, tekib fotokeemilise reaktsiooni tulemusena elektriimpulss. Nende signaalide kombinatsioon tormab visuaalsesse ajukooresse, luues seal pildi. Selle tulemusena ei näe me mitte ainult objektide piirjooni, vaid ka nende värvi.

Nägemisteravus

Nägemise üks olulisemaid omadusi on selle teravus. See tähendab, tema võime tajuda kahte tihedalt asetsevat punkti eraldi. Normaalse nägemise korral on nendele punktidele vastav nurkkaugus 1 minut. Nägemisteravus sõltub silma ehitusest ja selle optilise süsteemi korrektsest toimimisest.

Silma saladused

Võrkkesta keskpunktist 3-4 mm kaugusel seal on spetsiaalne piirkond, kus puuduvad närviretseptorid. Sel põhjusel nimetati seda pimealaks. Selle mõõtmed on väga tagasihoidlikud - alla 2 mm. Sellele lähevad närvikiud kõikidest retseptoritest. Pimeala tsoonis ühinedes moodustavad nad nägemisnärvi, mille kaudu tormavad võrkkesta elektrilised impulsid ajukoore visuaalsesse tsooni.

Muide, võrkkest on teadlasi - füsiolooge mõnevõrra hämmingus. Närviretseptoreid sisaldav kiht asub selle tagaseinal. Need. välismaailma valgus peab läbima võrkkesta kihi, ja seejärel "tormi" vardad ja koonused.

Kui vaatate tähelepanelikult pilti, mille silma optiline süsteem võrkkestale projitseerib, näete selgelt, et see on ümberpööratud. Nii näevad beebid teda kahel esimesel päeval pärast sündi. Ja siis aju on treenitud seda pilti ümber pöörama. Ja maailm ilmub nende ette oma loomulikus asendis.

Muide, miks andis loodus meile kaks silma? Mõlemad silmad projitseerivad võrkkestale sama objekti kujutisi, mis on üksteisest veidi erinevad (kuna kõnealune objekt paikneb vasaku ja parema silma puhul veidi erinevalt). Kuid mõlema silma närviimpulsid langevad samadele aju neuronitele ja moodustavad ühe, kuid mahuline pilt.

Silmad on äärmiselt haavatavad. Loodus hoolitses nende ohutuse eest abikehade kaudu. Näiteks kaitsevad kulmud silmi higipiiskade ja laubalt tilkuva vihma eest, ripsmed ja silmalaud kaitsevad silmi tolmu eest. Ja spetsiaalsed pisaranäärmed kaitsevad silmi kuivamise eest, hõlbustavad silmalaugude liikumist, desinfitseerivad silmamuna pinda ...

Niisiis, tutvusime silmade ehitusega, visuaalse taju peamiste etappidega, paljastasime mõned meie visuaalse aparaadi saladused.

Nagu iga optilise seadme puhul, on ka siin võimalikud mitmesugused tõrked. Ja kuidas inimene visuaalsete defektidega toime tuleb ja millised omadused on loodus tema visuaalsele aparatuurile andnud - räägime järgmisel kohtumisel.

Kui see sõnum oli teile kasulik, oleks mul hea meel teid näha

3-11-2013, 19:05

Kirjeldus

Sissejuhatus

Inimese visuaalne süsteem on saavutanud kõrgeima täiuslikkuse. Teadlased, kes tegelevad võrreldavate omadustega elektrooniliste või keemiliste süsteemide loomisega, saavad vaid imetleda selle tundlikkust, kompaktsust, vastupidavust, kõrget reprodutseeritavust ja graatsilist kohanemisvõimet inimkeha vajadustega. Ausalt öeldes tuleb muidugi märkida, et katsed luua sobivaid tehissüsteeme algasid vähem kui sajand tagasi, samal ajal kui inimese visuaalne süsteem kujunes välja miljonite aastate jooksul. See tekkis teatud "kosmilisest" elementide komplektist - valitud, valitud ja valitud, kuni õnnestus kombinatsioon. Vähesed inimesed kahtlevad, et inimese evolutsioon oli "pime", tõenäosuslik ja seda on täiesti võimatu samm-sammult jälgida. Evolutsiooni kulud on ammu unustusehõlma vajunud, jätmata jälgegi.

Visioonil on evolutsiooni skeemis peaaegu ainulaadne koht. Näiteks võib eeldada, et edasine evolutsiooniline areng toob kaasa aju mahu suurenemise, närvisüsteemi tüsistuse või olemasolevate funktsioonide mitmesuguse paranemise. Siiski on võimatu ette kujutada, et visuaalse protsessi tundlikkus suureneb märgatavalt. Visuaalne protsess kujutab endast evolutsiooniahela absoluutset viimast verstaposti. Kui võtta arvesse, et visuaalses protsessis "loetakse" iga neeldunud footon, siis on tundlikkuse edasine tõus ebatõenäoline, kui neeldumine ei suurene. Kvantfüüsika seadused seavad kõva piiri, millele meie visuaalne süsteem on jõudnud lähedale.

Oleme teinud reservatsiooni, et nägemine on peaaegu unikaalsel kohal, kuna teatud andmetel on ka mõned teised tajuprotsessid jõudnud oma arengus absoluutse piirini. Mitmete putukate (näiteks ööliblikate) võime üksikuid molekule "avastada" annab tunnistust sellest, et haistmismeel on muudel juhtudel jõudnud kvantpiirini. Samamoodi piirab meie kuulmist piirini keskkonna soojusmüra.

Visuaalse protsessi kõrge tundlikkus ei ole ainult inimese privileeg. On selgeid tõendeid, et vähem arenenud loomaliigid ja öölinnud on siin saavutanud sarnase taseme. Ilmselt peavad pimedas ookeanisügavuses elavad kalad piirama ära kasutama ka nappi infot, mis juhuslike valguskiirtega nendeni tungib. Lõpuks võime viidata fotosünteesile kui tõendile, et mitmesugused taimede eluvormid on juba pikka aega õppinud kasutama peaaegu kõiki juhtuvaid footoneid, vähemalt teatud spektripiirkonnas.

Selle peatüki peamine eesmärk on demonstreerida inimsilma kõrget kvantefektiivsust laias valguse intensiivsuse vahemikus. Inimese nägemise esialgsete andmete väljendamiseks footonite tiheduse järgi võrkkesta pindalaühiku kohta on vaja teada inimsilma optilisi parameetreid. Vaatleme neid järgmises jaotises.

Optilised parameetrid

Joonisel fig. 10 näitab inimsilma ehitust.

Objektiivi pupilli ava varieerub 2 mm-st tugevas valguses umbes 8 mm-ni visuaalse taju läve lähedal. Need muutused toimuvad kümnendiku sekundis. Objektiivi fookuskaugus on 16 mm. See tähendab, et optilise süsteemi ava suhe varieerub 1:2-st madala valgustuse korral kuni 1:8-ni kõrge valgustuse korral. Pupillipiirkonna ligikaudne sõltuvus valgustuse tasemest on näidatud joonisel fig. üksteist.

Valgustundlik kiht, mida nimetatakse võrkkestaks, koosneb diskreetsetest valgustundlikest rakkudest, vardadest ja koonustest, mis on üksteisest umbes 2 mikroni kaugusel. Kogu võrkkest – selle pindala on ligi 10 cm 2 – sisaldab 10 8 selliseid elemente. Koonused, mis asuvad valdavalt fovea piirkonnas, mille nurga suurus on umbes 1°, töötavad keskmise ja kõrge valgustusega ning edastavad värviaistingut. Vardad, mis hõivavad suurema osa võrkkesta pindalast, töötavad väikseima valgustuseni ja neil ei ole värvitundlikkust. Koonused määravad kõrgel valgustasemel eraldusvõime piiri, mis on 1-2 ", mis on lähedane difraktsiooniketta suurusele, mis vastab läätse pupilli läbimõõdule 2 mm. Silma töö uurimine ja anatoomiline uuring selle struktuur näitab, et võrkkesta keskkohast eemaldudes liidetakse vardad suuremateks ja suuremateks rühmadeks, millest igaühes on kuni mitu tuhat elementi. Võrkkesta sisenev valgus läbib närvikiudude kihi, mis kiirguvad nägemisnärvist rakkudesse. võrkkestast.

Läätse ja võrkkesta vaheline ruum on täidetud vesise keskkonnaga, nn klaaskehaga, mille murdumisnäitaja on 1,5. Erinevatel hinnangutel jõuab võrkkestani vaid pool silma langevast valgusest. Ülejäänud valgus peegeldub või neeldub.

Footonite silma poolt kogunemise füüsikaline aeg jääb vahemikku 0,1–0,2 s ja on tõenäoliselt lähemal viimasele numbrile. Füüsiline kogunemisaeg on samaväärne fotograafia säriajaga. Üleminekul kõrgest valgustusest visuaalse taju lävele pikeneb kogunemisaeg mitte rohkem kui kaks korda. Silma "töö" järgib vahetatavuse seadust: alla 0,1-0,2 s kokkupuuteajaga sõltub selle reaktsioon ainult valguse intensiivsuse ja viimase kokkupuuteaja korrutisest.

Kvalitatiivsed näitajad Viimase saja aasta jooksul on inimeste nägemise kohta andmeid pidevalt kogunenud. Blackwell avaldas uusimad ja kõige põhjalikumad mõõtmised silma võime kohta eristada erineva suuruse ja kontrastsusega üksikuid laike valgustuse suurte variatsioonide korral. Joonisel fig. Joonisel 12 on näidatud Blzkuslli andmed valgustusvahemike 10-9 - 10-1 lamba, kontrasti 1 - 100% ja nurkeraldusvõime 3-100" kohta, et silma omadusi selles piirkonnas ei piira mitte mürategurid, vaid muud põhjused; viimane seadis kontrasti eristatavuse absoluutseks piiriks 0,5% ja nurkeraldusvõimeks 1-2 ". Eraldusvõime geomeetrilise piiri määrab varraste ja koonuste lõplik suurus. 13 esitab sarnased andmed, mille said varem Conner ja Ganung (1935) ning ka Cobb ja Moss (1928). Nagu näha, on joonisel fig. 12 ja 13 on omavahel üldiselt nõus. Oluliseks erinevuseks on aga see, et Blackwelli andmetel ei parane jõudlus heleduse muutumisel 10-2-10-1 lambaliha piires, samas kui Cobbi ja Mossi andmetel selline paranemine toimub. 45° nurga all olevad jooned on omadused, mida võiks eeldada, kui süsteemi omadusi piiraks müra vastavalt seosele (1.2). Joonisel fig. Joonisel 13 olevad katsepunktid sobivad üsna hästi mürapiiridele vastavatele ja 45° nurga all kulgevatele sirgjoontele. Joonisel fig. Nagu on näidatud joonisel 12, on katsekõverad kõverate joonte kujul, mis puudutavad näidatud sirgjooni ainult piiratud aladel. Selliseid kõrvalekaldeid saab ilmselt seletada footonmüraga mitteseotud piirangute mõjuga.? Inimese nägemise kvanttõhusus

Silma kvanttõhususe hindamiseks kasutatakse joonistel fig. 12 ja 13 tuleks väljendada võrkkesta 1 cm2-le langevate footonite arvuna. Selleks eeldame, et kogunemisaeg on 0,2 s, läätse läbilaskvus on 0,5 ja pupillide piirid määratakse Reeve'i andmetega, mis on esitatud joonisel fig. 11. Pärast seda teisendust asendame suhtega footoni tiheduse (1.3) , kirjutatud kujul

C2*d2*?*n=k2=25 ,

kus? - silma kvantsaagis (kvantefektiivsus? 100*?%) - Lävi signaali-müra suhe k võetakse võrdseks 5-ga.

Joonisel fig. 14 näitab silma kvantefektiivsuse (arvutatud Blackwelli andmete põhjal) sõltuvust objektide heledusest. Nendes tulemustes on kõige silmatorkavam kvantefektiivsuse suhteliselt väike muutus, kui valguse intensiivsus muutub 8 suurusjärku. Kvantefektiivsus on 3% ülimadala heleduse korral absoluutse läve lähedal (ligikaudu 10 -10 lambaliha) ja väheneb aeglaselt umbes 0,5%-ni 0,1 lambaliha juures.

Loomulikult on see kümnekordne efektiivsuse muutus. Siiski tuleb meeles pidada, et varajastes töödes eeldati nähtuse seletamiseks sellistel juhtudel tume kohanemisega 1000- või 10000-kordset kvantefektiivsuse muutust. (Arutleme seda küsimust üksikasjalikumalt allpool.) Pealegi võib isegi seda 10-kordset muutust tõsiselt ülehinnata. Kvantefektiivsuse arvutamisel eeldasime, et kokkupuuteaeg ja kordaja k on konstantsed, kuid mõningatel andmetel võib madala valgustuse korral säriaeg olla kaks korda pikem kui kõrge valgustuse korral. Kui jah, siis kvantefektiivsus muutub vaid viis korda. Lisaks on võimalik, et kordaja k madala valgustuse korral vähem kui tugeva valgustuse korral. Selline muutus k(täpsemalt, k2) võib kergesti viia teise teguri 2 ilmumiseni, mille tulemusena selgub, et valgustugevuse muutumisel kvantefektiivsus muutub vaid 2 korda. 10 8 üks kord.

Teine oluline punkt, mida tuleb joonise fig. 14 on suhteliselt suur kvanttõhusus.

Kirjanduses kättesaadavate hinnangute kohaselt neelab võrkkesta tundlik aine (rodopsiin) vaid 10% langevast valgusest. Kui jah, siis kvantefektiivsus (valge valguse puhul) neeldunud valguse suhtes on madala valgustiheduse korral umbes 60%. Seega on footonite loendusmehhanismi enda jaoks väga vähe ruumi.
Samas on raske mõista, mis on evolutsiooni käigus tekkinud langeva valguse nii madala neeldumise (vaid 10%) põhjus. Võimalik, et selle põhjuseks oli bioloogiliste materjalide piiratud valik.

Kvantefektiivsuse mõningast langust kõrge valgustuse korral võib seostada spetsiifiliste nõuetega, mis kehtivad süsteemile, mis suudab värve eristada. Kui, nagu näitavad värsked andmed, on erineva spektriomadustega koonuseid 3 tüüpi, siis antud lainepikkusega valgustundlik ala väheneb suure valgustuse korral poole võrra.

Kvantefektiivsuse väärtused, mis on näidatud joonistel fig. Alumise kõvera 14 viitavad valgele valgusele. On teada, et visuaalne reaktsioon rohelisele valgusele on umbes kolm korda suurem kui samale "valgete" footonite koguarvule, see tähendab kogu nähtavas spektris jaotunud footonite arvule. Rohelise valguse (või rohelise-sinise madala valgustuse korral) kasutamine peaks viima kvantefektiivsuse kolmekordse suurenemiseni, nagu on näidatud joonisel fig. 14. Sellisel juhul oleks kvantefektiivsus vähese valgustusega umbes 10% ja me peaksime eeldama, et võrkkesta neelab mitte 10%, vaid vähemalt 20% langevast valgusest.

Tuleb veel kord rõhutada, et joonistel fig. 14 sõltuvad parameetrite valikust: akumulatsiooniaeg (0,2 s) ja lävisignaali-müra suhe ( k= 5). Nende parameetrite väärtused ei ole piisavalt täpselt määratletud, eriti Blackwelli andmete puhul.

Võimalik, et vastavad täpsustused toovad kaasa kvantefektiivsuse kõrgemad väärtused. Näiteks kui eeldame, et akumulatsiooniaeg on 0, 1 s, on kvantefektiivsused kaks korda suuremad kui joonisel fig. 14. Siiski ei tohiks vaevalt pingutada nende parameetrite täpsustamiseks; Kas poleks parem töötada välja täiustatud katsetehnika kvanttõhususe mõõtmiseks, mis ei sõltu nendest parameetritest?

Kvantefektiivsuse määramise eelistatud meetod

Praegu on silma kvanttõhususe üsna usaldusväärseks määramiseks erakordselt lihtne tehnika. Hiljuti väljatöötatud ränivõimendiga telekaamera on võimeline edastama pilte vähese valguse korral, kui need kujutised on selgelt piiratud müraga, täpsemalt müraga, mis tuleneb osa langevatest footonitest, mida fotoelektronid fotokatoodil tekitavad.

On oluline, et sellised kujutised, mis on piiratud ainult müraga, võimaldaksid usaldusväärselt määrata fotokatoodi kvantefektiivsust. Protseduur seisneb selles, et vaatleja ja telekaamera "vaatavad" sama hämaralt valgustatud objekti samalt kauguselt. Kaamera optika ava seatakse vastavalt vaatleja silma pupilli avanemisele. Seejärel võrdleb vaatleja talle vahetult nähtavat nõrgalt valgustatud objekti televisioonisüsteemi kineskoobis oleva kujutisega. Kui teave on sama, siis on vaatleja silma kvantefektiivsus võrdne edastava toru fotokatoodi mõõdetud efektiivsusega. Kui vaatleja näeb rohkem või vähem kui kaamera, siis reguleeritakse ava kuni erinevuse kadumiseni, misjärel arvutatakse objektiivide avade suhte järgi vaatleja silma kvantefektiivsus.

Kõrvuti võrdlemise meetodi peamine eelis on see, et see ei sõltu visuaalsest säriajast ega sobiva lävisignaali-müra suhte valikust. Need parameetrid, olenemata nende täpsetest väärtustest, jäävad sisuliselt samaks, kui vaatleja vaatab teleriekraanilt objekti ennast ja selle pilti, seetõttu jäetakse need võrdlusest välja. Lisaks on mälu mõju efektiivsele kokkupuuteajale neil kahel juhul tõenäoliselt sama.

Otsustasime selle meetodi kasuks, kuna see on nüüd visuaalse protsessi uurimisega kogenud eksperimenteerijatele hõlpsasti kättesaadav. Erinevaid võrdluseks sobivaid seadmeid on kasutanud nii käesoleva raamatu autor kui ka teised uurijad kvantitõhususe esialgseks hinnanguks vähese valgustuse korral. Ühes katses kasutati liikuva valguspunktiga skaneerimiseks seadet (joon. 15); J. E. Rudy kasutas superortikooni koos pildivõimendiga ja T. D. Reinolde mitmeastmelist pildivõimendit. Kõik need seadmed tekitasid fotonmüraga piiratud pilte ja kõigil juhtudel hinnati vähese valguse korral kvantefektiivsust umbes 10%.

Joonisel fig. 15 näitab, milline on maksimaalne infohulk, mida saab edastada erineva arvu footonite abil. Iga footon registreeritakse diskreetse nähtava punktina. Meile saadavat teavet piiravad vaid statistilised kõikumised, mis fotonivoo registreerimisel vältimatult avalduvad. Tabelis on toodud footonite N koguarv, mis sisalduks kujutisel, kui see kõik oleks ühtlaselt valgustatud intensiivsusega, mis vastab selle heledamatele aladele.

Tabelis näidatud heledused on arvutatud eeldusel, et silm kasutab ühte kümnest langevast footonist. Arvutamisel võeti arvesse teisi parameetreid: kogunemisaeg - 0,2 s, pupilli läbimõõt - umbes 6 mm. Teisisõnu, kui asendame objekti määratud heledusega valge lehega, arvutame silma sisenevate footonite arvu 0,2 s jooksul ja jagame selle arvu 10-ga, saame tulemuseks footonite arvu N ., mis vastab sellele heleduse väärtusele. Seetõttu näitab ülaltoodud pildiseeria, milline on maksimaalne teabehulk, mida vaatleja võib näidatud heleduste juures tegelikult tajuda, kui tema visuaalse protsessi kvantefektiivsus on 10% ja kaugus objektist vaatlejani on 120 cm .

Kvantefektiivsuse erinevate hinnangute võrdlus

Enam kui sajand tagasi sai teatavaks, et absoluutsel nähtavuslävel on vaevu eristatav väikesest allikast pärit välk, mille puhul tabab silma umbes 100 footoni. Seega kehtestati kvantefektiivsuse alumine piir, mis on ligikaudu 1%. Seejärel viisid mitmed uurimisrühmad läbi rea katseid, et välja selgitada, kui paljusid neist 100 footonist silm tegelikult kasutas. Kui näiteks silm kasutaks ära kõik 100 footoni, siis üleminek mittenägemiselt nägemisele oleks üsna terav ja toimuks footonivoo suurenemisel 100-ni. Kui silm kasutaks vaid mõnda footonit, siis oleks üleminek hägune fotonite emissiooni kaootilisuse tõttu. Seega võib ülemineku teravus olla kasutatud footonite arvu ja seega ka silma kvantefektiivsuse mõõdik.

Sellise katse idee ei olnud ilma teatud lihtsuse ja elegantsuseta. Kahjuks selgus selliste katsete tulemusena, et läve tajumisel silma poolt kasutatavate footonite arv kõigub laias vahemikus 2 kuni 50. Seega jäi lahtiseks küsimus kvantefektiivsusest. Saadud tulemuste hajuvus ei paista elektroonika- ega füüsikavaldkonna inseneri-spetsialisti üllatavat. Mõõtmised viidi läbi absoluutse nähtavuse läve lähedal, kui silma enda sees olevate kõrvaliste allikate müra seguneb kergesti footonivoo müraga. Näiteks kui teete sarnaseid mõõtmisi fotokordistiga, siis selline levik tuleneb fotokatoodi termilise emissiooniga seotud müra mõjust või juhuslikust elektrikatkestusest, mis tekib elektroodide vahel. Kõik see kehtib absoluutse läve lähedal tehtud mõõtmiste kohta. Teisest küljest, kui signaali-müra suhet mõõdetakse lävest palju kõrgemal valgustusel, kui footonmüra ületab kõrvaliste allikatega seotud müra, annab selline protseduur kvantefektiivsuse usaldusväärse väärtuse. Seetõttu on visuaalse kvantefektiivsuse mõõtmistulemused, mis on tehtud absoluutset visuaalset läve oluliselt ületavatel valgustustel, usaldusväärsemad.

R. Clarke Jones analüüsis samu andmeid, mille põhjal saadi joonisel 1 toodud kvantefektiivsuse kõver. 14. Tema määratud kasutegurid on üldiselt umbes kümme korda väiksemad kui joonisel fig. neliteist; arvutustes lähtus ta lühemast akumulatsiooniajast (0,1 s) ja palju väiksemast väärtusest k (1,2) . Jones usub, et kuna vaatleja peab valima vaid ühe kaheksast võimalikust katseobjekti asukohast, siis selline väärtus k tagab 50% töökindluse. Kvantitatiivselt on see väide muidugi õige.

Peamine küsimus on selles, kas vaatlejad teevad sellisel viisil nähtu kohta oma järeldused. Kui pöördume joonise poole. 4a, leiame selle k= 1,2 tähendab, et vaatleja saab märgata, millisest kaheksast võimalikust kohast eemaldas operaator ühe või kaks footoni. Joonise fig. 4a näitab, et see pole võimalik. Sellised küsimused rõhutavad vajadust töötada välja mõõtmismeetod, mis väldiks õigete väärtuste valimisega seotud ebaselgusi. k või kogunemisaeg. Eespool kirjeldatud inimsilma ja footonmüraga piiratud elektroonikaseadme kõrvuti võrdlemise meetod on just selline protseduur ja väärib võimalikult laialdast rakendust.

Visuaalse kvantefektiivsuse varajastes hinnangutes lähtus De Vries ka kogusest k= 1 ja selle tulemused olid oluliselt madalamad kui joonistel fig. 14. De Vries oli aga üks esimesi, kes juhtis tähelepanu sellele, et silma täheldatud lahutusvõimet ja selle kontrastitundlikkust saab seletada footonmüraga. Lisaks juhtis ta sarnaselt selle raamatu autoriga tähelepanu asjaolule, et hämaras saadud kujutiste kõikuv, teraline olemus annab tunnistust valguse diskreetsusest.

Barlow on valikus vaidlusi suuresti vältinud k mõõtes kahe kõrvuti asetseva testvalguspunktiga. ITS eesmärk oli kindlaks teha, milline koht oli heledam, kusjuures laikude suhteline intensiivsus oli erinev. Nagu näitas tulemuste statistiline analüüs, mis on tehtud eeldusel, et heleduse eristamise võimet piirab footonmüra, jäävad silma kvantefektiivsuse väärtused muutusega vahemikku 5-10%. heleduses kuni väärtuseni, mis on 100 korda suurem kui absoluutne visuaalne lävi. Barlow viitab Baumgardti ja Hechti tööle, kes saavutasid absoluutse läve lähedal oleva tuvastamise tõenäosuskõvera analüüsi põhjal 7% lähedase kvantefektiivsuse.

Kokkuvõtteks võib öelda, et enamik teadlasi usub, et inimsilma kvantefektiivsus jääb vahemikku 5-10%, kui valguse intensiivsus muutub absoluutsest lävest väärtuseks, mis on sellest 100 korda suurem. See efektiivsus määratakse silma tundlikkuskõvera maksimumi lähedal olevate lainepikkuste jaoks (roheline-sinine ala) ja see viitab silma sarvkestale langevale valgusele. Kui eeldada, et ainult pool sellest valgusest jõuab võrkkestale, siis võrkkesta efektiivsus on 10-20%. Kuna olemasolevate hinnangute kohaselt jääb nendesse piiridesse ka võrkkesta poolt neeldunud valguse osakaal, on silma efektiivsus neelduva valguse suhtes 100% lähedal. Teisisõnu, silm on võimeline loendama iga neeldunud footoni.

Joonisel fig. 14 viitab veel ühele väga olulisele asjaolule: piirkonnas absoluutse tundlikkuse künnisest 0,1 lambani, st kui intensiivsus muutub 10 korda, väheneb kvantefektiivsus mitte rohkem kui 10 korda. Tulevikus võib selguda, et see tegur ei ületa 2-3. Seega säilitab silm valguse intensiivsuse muutudes kõrge kvantefektiivsuse taseme 10 8 üks kord! Me kasutame seda järeldust pimedas kohanemise nähtuse ja visuaalse müra ilmnemise tõlgendamiseks.

Tume kohanemine

Visuaalse protsessi üks kuulsamaid ja samal ajal üllatavamaid aspekte on tume kohanemine. Valgusest üle ujutatud linnatänavaga pimedasse auditooriumisse sisenev inimene osutub sõna otseses mõttes mitmeks sekundiks või isegi minutiks pimedaks. Siis hakkab ta tasapisi aina rohkem nägema ja poole tunniga harjub pimedusega täiesti ära. Nüüd näeb ta enam kui tuhat korda tumedamaid objekte kui need, mida ta alguses vaevu nägi.

Need faktid näitavad, et pimedas kohanemise protsessis suureneb silma tundlikkus rohkem kui tuhat korda. Sellised tähelepanekud panid teadlased otsima mehhanismi või keemilist mudelit, mis võiks seletada neid dramaatilisi muutusi tundlikkuses. Näiteks pööras Hecht erilist tähelepanu võrkkesta tundliku materjali, nn visuaalse lilla, pöörduva pleekimise nähtusele. Ta väitis, et madala valgustiheduse korral on visuaalne lilla täiesti muutumatu ja seega on sellel maksimaalne neeldumine. Suureneva valgustuse tõttu muutub see üha rohkem värvi ja neelab vastavalt vähem langevat valgust. Usuti, et pimedas kohanemise pikk aeg oli tingitud visuaalse lilla suure tiheduse taastamise protsessi pikast kestusest. Nii taastab silm oma tundlikkuse.

Sellised järeldused olid aga vastuolus silma tundlikkuse müraanalüüsi tulemustega, mis näitasid, et pimedusest eredale valgusele üleminekul ei saa silma sisemine tundlikkus muutuda rohkem kui 10 korda. Müraanalüüsi meetodi eeliseks oli see, et selle tulemused ei sõltu visuaalse protsessi enda konkreetsetest füüsikalistest või keemilistest mudelitest. Tundlikkust mõõdeti absoluutsel skaalal, samas kui oletati ainult valguse kvantloomust ja footonite jaotuse kaootilisust.

Kuidas siis seletada pimedas kohanemise protsessis täheldatud nägemisvõime tuhandekordset ja veelgi suuremat kasvu? Selle protsessi ja selliste seadmete nagu raadio- ja televisioonivastuvõtjate töö vahel oli teatav analoogia. Kui ressiiveri häälestamisel tugevalt jaamalt nõrgale on heli peaaegu kuuldamatu, võtab kuulaja helitugevuse reguleerimisnupu ja viib nõrga jaama helitaseme mugavale tasemele. Oluline on, et raadiovastuvõtja tundlikkus jääks konstantseks nii tugevalt jaamalt nõrgale liikudes kui ka helitugevust reguleerides. Selle määravad ainult antenni ja võimendi esimese toru omadused. "Helitugevusnupu keeramise" protsess ei muuda vastuvõtja tundlikkust, vaid ainult "esitluse taset" kuulajale. Kogu tugevast jaamast nõrgale häälestamise toiming, sealhulgas helitugevuse reguleerimise protsessi kestus, on täiesti analoogne väga pika visuaalse pimeduse kohandamise protsessiga.

Aja jooksul, mil toimub pimedas kohanemine, suureneb "võimendi" võimendustegur keemiliste reaktsioonide tulemusena soovitud "jõudlustasemeni". Silma sisemine tundlikkus jääb pimedaga kohanemise perioodil peaaegu muutumatuks. Meil ei jää muud üle kui eeldada, et nägemisprotsessis osaleb mingi võimendi, mis toimib võrkkesta ja aju vahel ning selle võimendus varieerub olenevalt valgustusest: suure valgustuse korral on see väike ja madala valgustuse korral suur.

Automaatne võimenduse juhtimine

Järeldus, et visuaalne protsess hõlmab tingimata automaatset võimenduse juhtimist, tehti eelmises jaotises, tuginedes tugevatele muutustele näilises tundlikkuses, mida kohtame pimedas kohanemises, ja visuaalse protsessi müraanalüüsist tuleneva sisemise tundlikkuse suhtelise püsivuse põhjal.
Sarnasele järeldusele jõuame, kui võtame arvesse muid kirjandusest leitud otsesemaid andmeid. On teada, et närviimpulsi energia on mitu suurusjärku suurem kui nende väheste footonite energia, mis on vajalikud närviimpulsi käivitamiseks absoluutsel tundlikkuslävel. Seetõttu on närviimpulsside tekitamiseks vaja vastavalt kõrge võimendusteguriga mehhanismi otse võrkkestale. Hartline'i varasest tööst hobuserauakrabi visuaalsete närviimpulsside elektrilise salvestamise kohta oli teada, et närviimpulsside sagedus ei suurene valguse intensiivsuse kasvades lineaarselt, vaid ainult logaritmiliselt. See tähendab, et suure valgustuse korral on võimendus väiksem kui madala valgustuse korral.

Kuigi närviimpulsi energia pole täpselt teada, saab seda hinnata ligikaudselt, eeldades, et impulsi salvestatud energia vastab pingele 0,1 V üle mahtuvuse. 10-9 F (see on närvikiu väliskesta 1 cm mahutavus). Siis on elektrienergia 10 -11 J mis sees on 10 8 korda suurem kui nähtava valguse footoni energia. Muidugi võime eksida närviimpulsi energiat mitme suurusjärgu võrra hinnates, kuid see ei sea kahtluse alla meie järeldust, et otse võrkkestale peab toimuma ülisuur võimendusprotsess ja ainult tänu sellele energia mitu footoni võivad põhjustada närviimpulsi.

Võimendi progresseeruv vähenemine valguse intensiivsuse suurenemisega on selgelt täheldatav Hartline'i andmetes, mille kohaselt suureneb närviimpulsside sagedus koos valgustugevuse suurenemisega logaritmilises seaduses aeglaselt. Eelkõige valguse intensiivsuse suurenemisega 10 4 korda suureneb sagedus ainult 10 korda. See tähendab, et võimendus väheneb 10 3 üks kord.

Kuigi amplifikatsiooniprotsessi aluseks olevad spetsiifilised keemilised reaktsioonid pole teada, näib, et peale katalüüsi on vähe midagi muud. Tundliku materjali (rodopsiin) molekuli neeldunud footon põhjustab muutuse oma konfiguratsioonis. Edasised etapid protsessis, mille käigus ergastatud rodopsiin avaldab ümbritsevale biokeemilisele materjalile katalüütilist toimet, ei ole veel selged. Siiski on mõistlik eeldada, et katalüütiline võimendus väheneb valguse intensiivsuse või ergastatud molekulide arvu suurenemisega, kuna see peaks vähendama katalüüsitava materjali kogust ergastatud molekuli kohta. Samuti võib eeldada, et katalüüsitud materjali ammendumise kiirus (valguskohanemine) on kõrge, võrreldes selle regenereerimise kiirusega (tumedaga kohanemine). On teada, et valgusega kohanemine toimub sekundi murdosa jooksul, samas kui pimedas kohanemine võib kesta kuni 30 minutit.

visuaalne müra

Nagu oleme korduvalt rõhutanud, piiravad meie visuaalset teavet juhuslikud kõikumised langevate footonite jaotuses. Seetõttu peavad need kõikumised olema nähtavad. Kuid me ei märka seda alati tavalise valgustuse korral. See tähendab, et igal valgustustasemel on võimendus täpselt selline, et footoni müra on vaevukuuldav või, mis parem, peaaegu eristamatu. Kui võimendus oleks suurem, ei annaks see lisateavet, vaid aitaks ainult kaasa müra suurenemisele. Kui kasu oleks väiksem, tooks see kaasa teabe kadumise. Samamoodi tuleks teleri vastuvõtja võimendus valida nii, et müra oleks nähtavuse lävel.

Kuigi footonmüra pole tavalistes valgustingimustes lihtne tuvastada, veendus autor enda tähelepanekute põhjal, et heledustel umbes 10 -8 -10 -7 Lambaliha ühtlaselt valgustatud sein omandab tugeva müra korral sama kõikuva, teralise välimuse nagu teleriekraani pilt. Veelgi enam, selle müra nähtavuse aste sõltub suuresti vaatleja enda ergastusastmest. Selliseid vaatlusi on mugav teha vahetult enne magamaminekut. Kui vaatluste ajal kostub majas heli, mis ennustab ootamatu või soovimatu külalise ilmumist, suureneb adrenaliinivool koheselt ja samal ajal suureneb märgatavalt ka müra "nähtavus". Nendel tingimustel põhjustavad enesesäilitusmehhanismid visuaalse protsessi võimendusteguri (täpsemalt kõikidest meeleorganitest tulevate signaalide amplituudi) tõusu tasemeni, mis tagab täieliku informatsiooni tajumise ehk tasemeni, kus müra on kergesti jälgitav.

Muidugi on sellised tähelepanekud subjektiivsed. De Vries on üks väheseid, kes peale selle raamatu autori on julgenud avaldada oma võrdlevaid tähelepanekuid. Siiski rääkisid paljud teadlased eravestlustes autorile sarnastest tulemustest.

Ilmselt on ülalkirjeldatud müramustrid tingitud langevast footoni voost, kuna need puuduvad pildi "täiesti mustades" piirkondades. Vaid mõne valgustatud ala olemasolust piisab, et seada võimendus tasemele, mis muudab teised, palju tumedamad alad täiesti mustaks.

Teisest küljest, kui vaatleja on täiesti pimedas ruumis või kui ta silmad on suletud, ei teki tal ühtlase musta välja visuaalset tunnet. Pigem näeb ta rida ähmaseid, liikuvaid halle kujutisi, mida varasemas kirjanduses sageli nimetati "sentchll" nime all; st kui midagi, mis tekib visuaalses süsteemis endas. Jällegi on kiusatus neid tähelepanekuid ratsionaliseerida, eeldades, et tegeliku valguspildi puudumisel, mis viiks võimenduse teatud väärtuse kehtestamiseni, saavutab viimane objektiivse visuaalse teabe otsimisel maksimaalse väärtuse. Sellise võimendusega tuvastatakse süsteemi enda mürad, mis ilmselt on seotud võrkkesta termilise ergastuse protsessidega või tekivad mõnes sellest eemal asuvas närvisüsteemi osas.

Viimane märkus puudutab eelkõige visuaalsete aistingute tugevdamise protsessi, mis väidetavalt tekib erinevate hallutsinatsioone põhjustavate ainete tarbimise tagajärjel. Tundub väga tõenäoline, et nende ainete mõju on tingitud võrkkesta endas asuva võimsa võimendi võimenduse suurenemisest.

Nagu me juba märkisime, viib emotsionaalne seisund, mis on seotud mingi pinge või vaatleja suurenenud tähelepanuga, võimenduse olulise suurenemise.

Järelpildid

Võrkkesta võimenduse kontrollimehhanismi olemasolu annab ilmse seletuse erinevatele vaatlustele, mille käigus inimene vaatab eredat objekti ja suunab seejärel pilgu neutraalsele hallile seinale. Samas esimesel hetkel näeb inimene ikkagi teatud üleminekupilti, mis siis tasapisi kaob. Näiteks hele must-valge objekt annab üleminekulise lisapildi (järelpildi) originaali fotonegatiivi näol. Erkpunane objekt annab lisavärvi – rohelise. Igal juhul võrkkesta selles osas, kuhu langeb ereda objekti kujutis, võimendus väheneb, nii et kui võrkkestale kuvatakse ühtlane pind, annavad võrkkesta varem heledad alad ajule väiksema signaali. ja neile ilmuvad kujutised paistavad ümbritsevast taustast tumedamad. Helepunase objekti järelpildi roheline värv näitab, et võimendusmehhanism mitte ainult ei muutu lokaalselt võrkkesta erinevates piirkondades, vaid toimib ka sõltumatult sama piirkonna kolme värvikanali puhul. Meie puhul vähendati hetkega punase kanali võimendust, mille tulemusena ilmus neutraalsele hallile seinale täiendav värvipilt.

Väärib märkimist, et järelpildid ei pruugi alati olla negatiivsed. Kui eredalt valgustatud akent vaadates sulgete silmad, seejärel avate need hetkeks otsekohe, justkui fotokatikut kasutades, ja sulgete seejärel uuesti tihedalt, siis on järelpilt mitu sekundit või isegi minutit positiivne. (vähemalt alguses) See on üsna loomulik, kuna tahkes kehas on iga fotoergastusprotsessi vaibumisaeg piiratud. On teada, et silm akumuleerib valgust 0,1-0,2 s, seega peaks ka selle fotoergastuse keskmine aeg olema 0,1-0,2 s ja umbes sekundi jooksul langeb fotoergastus järk-järgult väiksemale tasemele ja järelpilt jääb nähtavaks, kuna võimendus suureneb pärast silmade sulgemist. negatiivne eelmises lõigus toodud põhjustel Kõrvalisena valgus ilmub või kaob, saame pärast positiivselt liikuda e-pilt negatiivseks ja vastupidi. Kui pimedas ruumis vaadatakse ringis liikuva süüdatud sigareti otsa, siis valgustatud ots tajutakse visuaalse taju inertsi tõttu (positiivne järelpilt) piiratud pikkusega valgusribana. Sel juhul on vaadeldaval pildil nagu komeedil erepunane pea ja sinakas saba. Ilmselgelt on sigaretitule sinistel komponentidel suurem inerts kui punastel. Sarnast efekti võime täheldada ka punakat seina vaadates: heledus väheneb umbes allapoole 10 -6 lambaliha see omandab sinise varjundi. Mõlemat vaatluste seeriat saab seletada eeldusega, et sinise võimendus saavutab kõrgemad väärtused kui punase puhul; selle tulemusena säilib sinise värvi tajumine võrkkesta ergastuse madalamal tasemel kui punane.

Kõrge energiaga kiirguse nähtavus

Visuaalse tajumise algatab molekulide elektrooniline ergastus. Seetõttu võib eeldada teatud energialäve olemasolu, kuid üldiselt ei ole välistatud, et suure energiaga kiirgus põhjustab ka elektroonilisi üleminekuid ja muutub nähtavaks. Kui visuaalset erutust põhjustav üleminek on kahe elektroonilise energiataseme vaheline terav resonants, siis kõrgema energiaga footonid seda üleminekut tõhusalt ei erguta. Teisest küljest võivad suure energiaga elektronid või ioonid ergutada üleminekuid laias energiavahemikus ja siis peaksid need olema nähtavad, kuna jätavad oma teele tihedad ergastuse ja ionisatsiooni piirkonnad. Ühes varasemas suure energiaga kiirguse nähtavuse probleeme käsitlenud artiklis väljendas autor mõningast üllatust tõsiasja üle, et siiani pole keegi teatanud otsestest visuaalsetest kosmiliste kiirte vaatlustest.

Praegu on andmeid kiirguse nähtavuse probleemi kohta suures ulatuses suure energiaga. Esiteks on juba teada, et ultraviolettkiirguse piir on tingitud sarvkestas imendumisest. Inimesed, kellel on ühel või teisel põhjusel sarvkest kas eemaldatud või asendatud läbipaistvama ainega, näevad tegelikult ultraviolettkiirgust.

Röntgeniuuringute varases staadiumis räägiti palju võimest näha röntgenikiirgust. Selle valdkonna publikatsioonid lakkasid, kui röntgenikiirguse kahjulikud mõjud teatavaks said. Need varased tähelepanekud olid vastuolulised, kuna jäi ebaselgeks, kas röntgenikiirgus ergastab võrkkesta otse või klaaskeha fluorestsentsi ergastamise kaudu. Mõned hilisemad ja täpsemad katsed näitavad, et tegemist on võrkkesta otsese ergastamisega; seda tõendab eelkõige teravate varjude tajumine läbipaistmatutelt objektidelt.

Kosmiliste kiirte visuaalse vaatlemise võimalust on nüüdseks kinnitanud astronautide jutud, et nad nägid triipe ja valgussähvatusi, kui kosmoselaeva kabiin oli pimeduses. Siiski on siiani ebaselge, kas see on otseselt seotud võrkkesta ergastamisega või röntgenikiirguse tekkega klaaskehas. Kosmilised kiired tekitavad igas tahkes kehas tiheda ergastusjälje, mistõttu oleks imelik, kui need ei saaks põhjustada võrkkesta otsest ergastumist.

Visioon ja evolutsioon

Elusrakkude võime footoneid lugeda või vähemalt igale footonile reageerida tekkis taimeelu arengu alguses. Fotosünteesi kvantefektiivsus on punase valguse puhul hinnanguliselt umbes 30%. Fotosünteesi käigus kasutatakse footonite energiat otse teatud keemilistes reaktsioonides. See ei intensiivistu. Taim kasutab valgust toitumiseks, kuid mitte teabe saamiseks, välja arvatud heliotroopsed efektid ja bioloogilise kella sünkroniseerimine.

Valguse kasutamine teabe vastuvõtmiseks tähendab, et otse retseptorile tuleb luua ülimalt keeruline võimendi, mille tõttu tühine footoni energia muundub palju suuremaks närviimpulsside energiaks. AINULT sel viisil on silm võimeline edastama teavet lihastesse või ajju. Selline võimendi näib olevat ilmunud loomaelu arengu varases staadiumis, kuna paljud kõige lihtsamad loomad elavad pimedas. Järelikult õpiti footonite loendamise kunsti juba ammu enne inimese tulekut.

Loomulikult oli footonite loendamine evolutsiooniprotsessi oluline saavutus. See osutus ka visuaalse süsteemi arendamise kõige raskemaks sammuks. Ellujäämine vajas tagatist, et kogu olemasolevat teavet saab registreerida. Sellise garantii korral näib visuaalse süsteemi kohandamine konkreetse looma spetsiifiliste vajadustega kergem ja teisejärguline õnnestumine.

See kohanemine on võtnud väga erinevaid vorme. Enamik neist näib olevat tingitud ilmsetest põhjustest. Toome siinkohal vaid mõned näited, et kinnitada tihedat seost optiliste parameetrite ja looma elutingimuste vahel.

Ööpäevaste lindude, näiteks kulli, võrkkesta struktuur on mitu korda õhem kui ööloomadel, näiteks leemuril. Ilmselgelt on kõrgelennulisel kullil suurem nägemissüsteemi lahutusvõime ja vastavalt õhem võrkkesta struktuur, mida õigustab valgustuse suur heledus keset päeva. Pealegi vajab kull põldhiirt otsides visuaalses pildis kindlasti rohkem detaile. Teisest küljest tegeleb leemur oma öises eluviisis nii madala valgustusega, et tema visuaalsed kujutised, mille kvaliteeti piirab footonmüra, on jämedateralised ega vaja rohkemat kui jämedateraline struktuur. võrkkesta. Tõepoolest, nii madala valgustugevuse korral on kasulik omada objektiive suure avaga (f/D) = 1,0, kuigi need objektiivid peavad paratamatult andma halva optilise pildikvaliteedi (joonis 16).

Inimsilma spektraalse tundlikkuse kõver vastab hästi päevavalguse päikesevalguse maksimaalsele jaotusele (5500A). Õhtuhämaruses nihkub silma maksimaalne tundlikkus 5100 A-ni, mis vastab pärast päikeseloojangut taeva poolt hajutatud valguse sinakale varjundile. Võiks eeldada, et silma tundlikkus peaks ulatuma punasesse piirkonda, vähemalt kuni lainepikkuseni, kus võrkkesta termiline ergastus hakkab konkureerima väljastpoolt sisenevate footonitega. Näiteks absoluutse visuaalse läve 10–9 lamba puhul võib silma spektraalne tundlikkus ulatuda umbes 1,4 µm-ni, kus selline konkurents muutub juba oluliseks. Jääb ebaselgeks, miks silma tundlikkuse piir on tegelikult 0, 7 μm, välja arvatud juhul, kui see piirang on tingitud sobiva bioloogilise materjali puudumisest.

Silma poolt info kogunemise aeg (0,2 s) on hästi kooskõlas inimsüsteemi kui terviku närvi- ja lihasreaktsiooni ajaga. Sellise järjepidevuse olemasolu kinnitab tõsiasi, et spetsiaalselt konstrueeritud telekaameraid, mille lõõgastusaeg on 0,5 s või rohkem, on selgelt ebamugav ja tüütu kasutada. Võimalik, et lindudel on visuaalse info kogunemisaeg nende suurema liikuvuse tõttu lühem. Selle kaudseks kinnituseks on tõsiasi, et linnu mõned trillid või nootide jadad "laulavad" nii kiiresti, et inimkõrv tajub neid koorina.

Inimsilma varraste ja koonuste läbimõõt ja difraktsiooniketta läbimõõt on rangelt vastavuses hetkel, mil pupilli ava on oma minimaalse väärtuse lähedal (umbes 2 mm), mis määratakse kõrge valgustugevuse korral. . Paljudel loomadel ei ole pupillid ümmargused, vaid pilukujulised ja orienteeritud vertikaalses (näiteks maod, alligaatorid) või horisontaalses (näiteks kitsed, hobused) suunas. Vertikaalne pilu tagab suure pildi teravuse, mida vertikaalsete joonte puhul piirab objektiivi aberratsioon ja horisontaaljooni difraktsiooniefektid.

Katsed veenvalt selgitada nende optiliste parameetrite kohandatavust teatud loomade eluviisiga on igati õigustatud. .
Konna visuaalne süsteem on ilmekas näide tema elustiiliga kohanemisest. Selle närviühendused on paigutatud nii, et tuuakse esile konna atraktiivsete kärbeste liikumist ja ignoreeritakse kõrvalist visuaalset teavet. Isegi inimese visuaalses süsteemis märkame perifeerse nägemise veidi suurenenud tundlikkust väreleva valguse suhtes, mida võib ilmselgelt tõlgendada kui turvasüsteemi, mis hoiatab läheneva ohu eest.

Lõpetame oma arutluskäigu veidi "omatehtud" märkusega. Ühelt poolt rõhutasime, et inimsilm on valguse kvantloomuse tõttu jõudnud piiri lähedale. Teisest küljest on olemas näiteks väljend "näeb nagu kass", mis tähendab, et kodukassi visuaalne tundlikkus tema öistes seiklustes on palju suurem kui meie oma. Tundub, et need kaks väidet tuleks ühitada, märkides, et kui otsustaksime öösel neljakäpukil ringi käia, omandaksime samasuguse võime pimedas navigeerida nagu kassil.

Seega varieerub inimsilma kvantefektiivsus umbes 10% madala valgustuse korral mitme protsendini kõrge valgustuse korral. Kogu valgustuse ulatus, milles meie visuaalsüsteem töötab, ulatub alates 10 -10 talled absoluutse künnisel kuni 10 talle ereda päikesevalguse käes.

Otse võrkkesta peal on biokeemiline võimendaja, mille võimendusfaktor on ilmselt suurem 10 6 , mis muudab langevate footonite väikese energia palju suuremaks nägemisnärvi impulsside energiaks. Selle võimendi võimendus varieerub sõltuvalt valgusest, vähenedes kõrge valgustuse korral. Need muutused selgitavad pimedas kohanemise nähtust ja mitmeid järelpiltide ilmnemisega seotud mõjusid. Inimeste ja loomade visuaalne süsteem on tõendiks nende evolutsioonist ja kohanemisest välistingimustega.

Artikkel raamatust:.

Ebatavalised ja huvitavad faktid inimese silmade ja nägemise kohta on kõige huvitavamad meditsiinilised faktid - silmade abil tajub inimene kuni 80% väljastpoolt saadud teavet.

Kõige ebatavalisem ja huvitavam fakt silmade ja nägemise kohta on see, et inimene ei näe ümbritsevat maailma mitte silma, vaid ajuga, silma funktsioon on ainult koguda vajalikku teavet ümbritseva maailma kohta kiirusega. 10 ühikut informatsiooni sekundis. Silmade kogutud teave edastatakse pea alaspidi(selle fakti tuvastas ja uuris esmakordselt 1897. aastal Ameerika psühholoog George Malcolm Stratton ja seda nimetatakse inversiooniks) nägemisnärvi kaudu ajju, kus visuaalses ajukoores seda aju analüüsib ja valmis kujul visualiseerib.

Hägune või udune nägemine ei ole sageli põhjustatud mitte silmaprobleemidest, vaid aju nägemiskoore probleemist.

Inimene - ainuke asi olend planeedil, kellel on valke.

Inimsilm sisaldab kahte tüüpi rakke - ja. Käbid näevad eredas valguses ja eristavad värve, varraste tundlikkus on äärmiselt madal. Pimedas on pulgad võimelised kohanema uue keskkonnaga, tänu neile on inimesel öine nägemine. Iga inimese pulkade individuaalne tundlikkus võimaldab erineval määral näha pimedas.

Üks silm sisaldab 107 miljonit rakku, mis kõik on valgustundlikud.

Silmakoopas on näha vaid 16% õunast.

Täiskasvanu silmamuna läbimõõt on ~24 mm ja kaal 8 grammi. Huvitav fakt: need parameetrid on peaaegu kõigi inimeste jaoks samad. Sõltuvalt keha struktuuri individuaalsetest omadustest võivad need erineda protsendi võrra. Vastsündinud lapse õuna läbimõõt on ~18 millimeetrit ja kaal ~3 grammi.

Silmades vingerdavaid osakesi nimetatakse hõljukiteks. Ujukid on mikroskoopiliste valgufilamentide poolt võrkkestale heidetud varjud.

Inimese silma iiris sisaldab 256 ainulaadset omadust(sõrmejäljed - 40) ja kordub kahel inimesel tõenäosusega 0,002%. Seda huvitavat fakti kasutades on Ühendkuningriigi ja USA tolliasutused asunud passikontrolliteenustes kasutusele võtma iirise tuvastamise.

Kui nägemisele avaldatakse märkimisväärset koormust, tekib keha üldine ületöötamine, võrdne stressiga. Ületöötamisest tingituna tekivad ebatavaliselt tugevad (ägedad) peavalud, tekib väsimustunne.

Porgandis leiduv A-vitamiin (beetakaroteen) on oluline üldise tervise jaoks, kuna see on otseselt seotud köögivilja söömise ja nägemise paranemise vahel. puudu. Usk porgandite kasulikkusesse nägemise seisukohalt tekkis inglastel Teise maailmasõja ajal, mil leiutati uusim lennuradar, mis võimaldas Briti pilootidel tõhusalt tuvastada Saksa lennukeid öösel ja pimedas. Selle tehnoloogia olemasolu varjamiseks levitas Briti õhujõudude (Royal Air Force, RAF) juhtkond vaenlast huvitavat desinformatsiooni, et Briti piloodid avastasid öösel õhusõidukeid tänu porgandite kasutamisele: porgandidieet parandas pilootide nägemist.

Kitsas riietus mõjutab negatiivselt inimese nägemist. Kitsas riietus takistab vereringet, mis mõjutab kõiki organeid, sealhulgas silmi.

Lihtsaim viis oma nägemist testida on otsida öösel taevast Ursa Major tähtkuju. Kui tähtkuju ämbri käepidemes on keskmise tähe kõrval näha väike täht, siis tuleks nägemist pidada normaalseks teravuseks.

Huvitavad faktid kuulsate inimeste nägemuse kohta

Populaarsetel inimestel, näitlejatel ja poliitikutel ei ole hoolimata jõukusest ja edust alati hea nägemine. Mõnel juhul rõhutavad nad täiusliku nägemisega, et see pole piisavalt hea. Oleme kogunud teile kõige ebatavalisemad, uudishimulikumad ja huvitavamad faktid kuulsate inimeste nägemuse kohta.

Näiteks Eli Lilly (maailma juhtiv haigetele ja haigetele mõeldud ravimite tootja) kolmas president, kelle käe all on ettevõte saavutanud tohutut edu ja pääsenud maailma suurimate ravimifirmade esikümnesse. ainuke perekonna Lilly esindaja, kes paistis silma kehva nägemisega ja kandis prille.

Nelsoni silmaplaaster

Huvitav fakt Briti suure admiral Horatio Nelsoni silmade loost. Nelson sai tõesti haiget paremas silmas (Calvi kindluse piiramise ajal 1794. aastal) ja praktiliselt lakkas neid nägemast, kuid väliselt silm ei kahjustatud, sideme kandmise vajadus puudus täielikult. Huvitaval kombel kõik eluaeg portreedel, näidatakse Nelsonit ilma tema piltidele ilmunud silmalapita ja filmikehastuses pärast tema surma. Autorite väljamõeldud silmaplaaster pidi vaatajale kinnitama tõsiasja, et Nelson oli tugev, tahtejõuline ja julge inimene.

Admiral Nelsonit nähti esimest korda parema silma kohal plaastrit kandmas filmis Lady Hamilton (1941), mille lavastas Alexander Kord ja peaosas Laurence Olivier.

Fakt Rasputini välimuse kohta

Tuntud ajalooline fakt: tsaar Nikolai II perekonna lemmik Grigori Efimovitš Rasputin treenis silmi, saavutades ilmeka ilme. Teiste tunnustuse kohaselt oli Rasputini jäikuse ja jõu kehastus just "raske", hüpnotiseeriv pilk, tänu millele Rasputin inimestega suheldes oma võimu kinnitas.

Briti-Ameerika näitlejanna Elizabeth Rosemond Taylori kohta on palju huvitavaid fakte. Elizabeth Taylor oli kõige esimene Hollywoodi naine, kolm korda pälvis maineka Oscari-filmiauhinna, samuti esimene näitlejanna kinoajaloos, kes sai filmis osalemise eest ühe miljoni dollari suuruse honorari. Kõige rohkem huvitab meid aga fakt Taylori silmade kohta: näitlejannal oli kahekordne ripsmerida. Seda huvitavat anomaaliat nimetatakse distihiaasiks ( distihiaas). Anomaalia, mille puhul registreeritakse normaalselt kasvavate ripsmete taha täiendava ripsmerea ilmumine, on tavaliselt geneetilise mutatsiooni tagajärg. Mõnel juhul kasvavad ripsmed otse sarvkesta sisse.

Ripsmete elutsükkel ei ole pikem kui viis kuud, pärast mida see sureb välja. Inimsilma ülemisel ja alumisel silmalaugul - 150 ripsmet.

Ameerika näitleja, režissöör, produtsent, stsenarist, kolmekordne Oscari nominent Johnny Depp on vasakust silmast praktiliselt pime ja paremast lühinägelik. Seda huvitavat fakti enda nägemuse kohta ütles näitleja 2013. aasta juulis ajakirjale Rolling Stone antud intervjuus. Johnny Deppi sõnul kummitavad nägemisprobleemid teda hilises lapsepõlves, umbes viieteistkümneaastaselt.

Just see huvitav fakt selgitab põhjust, miks enamikul Deppi kangelastest on nägemisprobleemid ja nad kannavad prille.

Fakt Julia Roberts Eyesi kohta

2001. aastal rääkis Ameerika filminäitleja Julia Roberts ajakirjale Playboy antud intervjuus lugejatele huvitava fakti oma silmade kohta: kui ta on närvis, voolavad ta vasakust silmast pisarad.

Tõmošenko prillide fakt

Tuntud Ukraina poliitik, riigimees, endine peaminister ja tegelikult ka Ukraina juht Julia Vladimirovna Tõmošenko kannab prille. Samal ajal on Julia Tõmošenkol suurepärane nägemine, ta ei kannata ei kaugnägelikkust ega lühinägelikkust. Prillide kandmise fakt on sel juhul seletatav pildi järgimisega.

Huvitav fakt Valgevene Vabariigi presidendi Aleksandr Grigorjevitš Lukašenka nägemuse kohta. Valgevene Vabariigi presidendil on kaugnägelikkus 2,5 dioptrit, samas kui seda pole mitte ühtegi ametlik foto, millel Valgevene liider oleks jäädvustatud prillides (välja arvatud päikeseprillid), seda huvitavat fakti Aleksandr Lukašenka nägemuse kohta ametlikult ei reklaamita. Liitlasriigi relvajõudude ülemjuhataja saab ilma prillideta väga hästi hakkama ja on suurepärane laskur. Aleksandr Lukašenka kaugnägelikkuse olemasolu võivad kaudselt oletada huvitavad videofaktid: president loeb kergesti tema silmist piisavalt kaugel olevaid tekste, käsitseb relvi täiesti enesekindlalt. On üsna ilmne, et ta ei vaja pildistamisel absoluutselt optilist sihikut.

Fakte nägemispuude ja silmahaiguste kohta

On mitmeid ebatavalisi huvitavaid fakte, mis on otseselt või kaudselt seotud nii silmahaiguste kui ka muude nägemiskahjustust põhjustavate seisunditega.

Huvitav meditsiiniline fakt selle kohta "nägemise avanemine silmade taga asuvates pupillides", millest võime eeldada: Vana-Egiptuse meditsiin teadis katarakti (silma läätse hägustumine) eemaldamise võimalustest.

Katarakt (läätse hägustumisega seotud oftalmoloogiline haigus) on keha füsioloogilise vananemise tagajärg. Kõik inimesed on kalduvus katarakti tekkeks, mis areneb vanuses 70–80. Alates hetkest, mil ilmnevad esimesed katarakti tunnused, kuni hetkeni, mil on vaja alustada selle raviga, möödub 10 aastat.

Aphakia on seisund, mida iseloomustab läätse puudumine, mille puhul inimesed näevad valguse ultraviolettspektrit valkjassinise või valkjaslillana.

Silma herpes on fikseeritud 98% üle 60-aastased inimesed.

Erandjuhtudel on sisekõrva defekti tõttu selle tundlikkus nii suurenenud, et inimene on võimeline kuulma. veerevate silmamunade heli.

Kui välguga fotol ainult üks silm on punane- see asjaolu näitab esinemise tõenäosust. See patoloogia on ravitav.

Leukokoria (kassisilm) on ebatavaline seisund, mida iseloomustab ebatavaliselt valge sära silmades. Leukokoria avaldub tavaliselt lastel ja viitab mitmetele haigustele: retinoblastoom, toksokariaas, katarakt. Leukokoria varajane diagnoosimine seisneb silma pildistamises. Kui fotol on üks silm punane (punasilmsuse efekt) ja teine ​​särab valgelt, on see kombinatsioon leukokooria tunnuseks.

Skisofreenia fakt inimesel diagnoositakse täpsusega 98 % tavalisel silmade liikumise testil.

Glaukoom (silma hägusus, silmahaiguste rühm, mida iseloomustab silmasisese rõhu tõus), insult ja muud tavalised haigused põhjustavad pimedate kohtade ilmnemist silmades.

Glaukoom ei vii tõsise nägemiskahjustuseni, kuna aju ja silmad suudavad selle keskkonnaga kohaneda ja aitavad kaasa pimealade kadumisele. Mõjutatud silma pimeala on alla surutud, terve kompenseerib nägemiskahjustuse.

Suletud nurga glaukoomiga (silmasisese rõhu tõus, mis on tingitud vesivedeliku väljavoolu rikkumisest silma äravoolusüsteemi kaudu) võib kaasneda oksendamine, peavalu, iiveldus, samas kui patsient ei kaeba valu silm. Huvitav on see, et suletud nurga glaukoomi ägedat haigushoogu võib sageli liigitada ägedaks maohaiguseks, migreeniks, hambavaluks, gripiks ja meningiidiks, kuna rünnakuga kaasnevad nendele haigustele ja seisunditele iseloomulikud sümptomid.

2. tüüpi suhkurtõbi, mis areneb asümptomaatiliselt kogu elu jooksul, diagnoositakse esmalt silmakontrolli käigus. 2. tüüpi diabeedi korral tuvastatakse silma tagaküljel veresoonte hemorraagiad.

Inimesed, kes kannatavad depressiooni all tõesti tajuvad ümbritsevat maailma tuhmides toonides (sünged toonid). Depressiooni sümptomite korral reageerib võrkkest vähem stimulatsioonile, kuvades kontrastseid pilte.

kaasasündinud värvipimedus ravimatu ja seda saab pärida. Inimesed, kellel on värvipimedad sugulased, peaksid enne lapse eostamist pöörduma pereplaneerimiskeskusesse geneetilise nõustamise poole.

Strabismus - maiade inimeste silma visuaalsete telgede paralleelsuse kaasasündinud või omandatud rikkumine peeti ilu märgiks. maiad teadlikult tekkis lastel strabismus, sidudes neile silmade kõrgusel ninasilla piirkonda kummipalli.

Suhteliselt väike osariik – Iisrael on tehtud silmaoperatsioonide arvu poolest maailmas (USA ja Saksamaa järel) kolmandal kohal. See tõsiasi ei tähenda sugugi, et iisraellastel oleks kehv nägemine: Iisraeli meditsiin on nii tugev ja autoriteetne, et patsiendid üle kogu planeedi otsivad arstiabi. ~ 30% nägemise korrigeerimise operatsioonidest tehakse kahes kliinikus "" ja.

Silmatilkadest rääkides ei saa mainimata jätta Okomistini oftalmoloogilise aine (toimeaine Miramistin) uudishimulikku arengulugu. Programmi raames alustati Miramistini väljatöötamist NSV Liidus 1973. aastal "Kosmose biotehnoloogiad". Teadlased said ülesandeks välja töötada universaalne antiseptiline aine, mida saab kasutada orbitaaljaamade tingimustes (elukõlblike kosmosejaamade suletud ruum, püsiv temperatuur ja niiskus on ideaalne keskkond patogeensete mikroorganismide paljunemiseks). Sel ajal ei olnud universaalset antimikroobset ainet, meditsiinis oli terve rida ravimeid, millest igaüks mõjus eraldi tüüpi mikroorganismidele.

Huvitaval kombel kestis uue ravimi väljatöötamine 15 aastat ja lõppes nõukogude teadlaste võiduga, kes lõid ravimi BH-14, mida hiljem nimetati Miramistiniks. Miramistini kasutatakse laialdaselt nii Venemaal kui ka välismaal. Eriti oftalmoloogia huvides loodi miramistiinil põhinev analoogravim - Okomistiin, mida tänapäeval kasutatakse mitmete silmahaiguste, sealhulgas. Kummalisel kombel on Okomistin nii mitmekülgne, et seda saab kasutada ka kõrvatilkadena.

Teine universaalne ravim, mida varem toodeti oftalmilise geeli kujul ja mida tänapäeval laialdaselt kasutatakse veenilaiendite, sealhulgas ravimi Actovegin jaoks, pole huvitavam mitte loomise ajaloo jaoks (kuigi seda on välja töötatud rohkem kui viis aastat), vaid toimeaine jaoks. Actovegini aluseks on deproteiniseeritud (valgust vabastatud) hemodialüsaat, mis on saadud vasikate verest.

Faktid pisarate ja nutmise kohta

Kõige huvitavam fakt inimese silmade kohta on see, et kui silmad hakkavad kuivama, hakkavad nad kuivama vabastada niiskust. Garderi ehk pisaranäärmete poolt eritatav pisar koosneb kindlas vahekorras kolmest komponendist: rasv, lima ja vesi. Sobivate proportsioonide rikkumisel muutuvad silmad kuivaks, aju annab näärmele käsu pisaraid vabastada, inimene hakkab nutma.

Üllatav fakt: vastsündinud beebi silmad ei tooda pisarad enne 6–8 nädala vanuseks saamist.

Tugeva nutmisega satuvad pisarad ninna otsekanali kaudu. See asjaolu selgitab väljendit "ära levita tatti".

Keskmine naine nutab 47 korda aastas, mees 7 korda.

Astronautidel pole kosmoses nutta. Gravitatsioonist tingitud pisarad kogunevad väikesteks pallideks ja kipitavad silmi.

Faktid silmade ja relvade kohta

Huvitav fakt relvade ja optikaga seotud silmade kohta: valguse pimestav mõju saavutab maksimaalse tugevuse spektri sinises osas. Sel põhjusel kasutatakse tulirelvade laskmisel kollaste klaasidega kaitseprille, mis vähendavad tulistamisel tulesähvatuse pimestavat mõju 30%.

Optiliste süsteemide elementide ja inimsilmade hävitamiseks mõeldud mittesurmava laserrelva (püstoli) töötas NSVL välja 1984. aastal Viktor Samsonovitš Sulakvelidze juhitud disainerite rühm. Relv oli ette nähtud kasutamiseks kosmoses astronautide enesekaitseks külma sõja ajal. Tuntud fakt: silmade pimestava toime ulatus on 20 meetrit.

Valed arusaamad silmade ja nägemise kohta

On eksiarvamus, et suitsetamise protsess (õigemini tubakasuits) ei mõjuta kuidagi nägemist. Fakt on see, et silmad vajavad märkimisväärset verevarustust ja tubakasuitsus sisalduvad ained aitavad vähendada soonkesta ja võrkkesta verevarustust, mis põhjustab nägemisnärvi haiguste arengut vere ummistumise tõttu. laevad. Selle tulemusena tekib läätse hägustumine, võrkkesta kollatähni degeneratsioon, mis põhjustab nägemiskahjustusi ja isegi pimedaksjäämist. Passiivsed suitsetajad kannatavad mitte vähem kui suitsetajad ise: tubakasuitsu komponendid on võimsad allergeenid, mis võivad põhjustada silma sidekesta kroonilist ärritust.

Tomatites märkimisväärses koguses sisalduv karotenoidpigment lükopeen avaldab kasulikku mõju inimese tervisele, pidurdades katarakti teket, ealisi muutusi võrkkestas, kaitstes võrkkesta ultraviolettkiirguse eest, tugevdades A-vitamiiniga. Lükopeen aga kapslites on suitsetajate nägemisele kahjulik: sigaretisuitsu mõjul Antioksüdantne pigment ise oksüdeerub ja käitub nagu vaba radikaal.

Veel üks eksiarvamus silmade ja nägemise kohta on arvamus, et monitorilt või telerist tulev kiirgus halvendab nägemist. Tegelikult halveneb nägemine objektiivi liigse stressi tõttu, kui see keskendub ekraanil toimuva peentele detailidele.

On eksiarvamus, et kaugnägelikkus on eelis, mis ei mõjuta keha seisundit. See asjaolu on asjakohane ainult nõrga kaugnägemisega (alla 1,5 dioptriga) noorte jaoks. Keskmise (2-4 dioptrit) ja kõrge (4 dioptrit ja rohkem) kaugnägelikkusega kaasnevad sageli peavalud, valu silmades, ülavõlvikud, silmade suurenenud väsimus lähedal töötades.

Osaliselt on eksiarvamus, et kehva nägemisega rasedad on loomulikul sünnitusel vastunäidustatud. Mõõduka ja kõrge lühinägelikkusega rasedate silmade võrkkest on venitatud ja õhem, suureneb selle irdumise ja katkemise oht sünnitusel. See risk põhjustab loomuliku sünnituse asendamise keisrilõikega. Võrkkesta irdumise ja rebenemise ohtu hoiab aga ära ambulatoorselt teostatav oftalmoloogiline laserfotokoagulatsioon 10 minuti jooksul. Ennetav laserkoagulatsioon on näidustatud kuni 30. rasedusnädalani.

Puhkeolekus pilgutab inimene 15 000 korda päevas – kord kuue sekundi jooksul. Pilgutamine on pool refleksi funktsiooni. Pilgutamisel eemaldatakse silma pinnalt võõrkehad, silm kaetakse pisaraga. Pisar aitab silma küllastada hapnikuga, täidab antibakteriaalseid funktsioone. Huvitav fakt: vilkumise protsess võtab aega 100-150 millisekundit, inimene on võimeline vilkuma viis korda sekundis.

12 tunni jooksul pilgutab inimene 25 minutit.

Naised pilgutavad silmi kaks korda sagedamini kui mehed.

Jaapani teadlased on tuvastanud huvitava fakti: inimene pilgutab sageli silmi sündmuse lõpus, vestluskaaslasega vestluse pausi ajal, lugemisel lause lõpus, filmi või telesaadet vaadates stseene vahetades. Teadlased leidsid kompuutertomograafia abil sellele faktile seletuse: ajus vilkudes langeb tähelepanu närvivõrgu aktiivsus järsult, mis tähendab, et aju läheb ooterežiimile. Pilgutamise protsess on tähelepanu taastamiseks signaalina vastavate närvirakkude lähtestamiseks.

Faktide lugemine

Huvitav fakt: kiiresti lugedes silmad väsivad vähem kui aeglasega.

Tavaliselt loevad inimesed monitori ekraanilt teksti 25% aeglasemalt kui paberilt.

Tekst trükitud väike tüüpi, loevad mehed kergemini kui naised.

Enamik inimesi vanuses 43–50 peaks seisma silmitsi tõsiasjaga, et varem või hiljem on neil lugemisprille vaja. Vananedes kaotab silmalääts keskendumisvõime. 0,5–2 meetri kaugusel asuvatele objektidele teravustamiseks peab silmalääts muutma kuju tasasest sfääriliseks. Võime kuju muuta hääbub vanusega, areneb kaugnägelikkus.

Märkmed

Märkused ja selgitused artiklile "Huvitavaid fakte silmade ja nägemise kohta". Tagasimaksmiseks tekstis olevale terminile – vajuta vastavat numbrit.

• koonused- teatud tüüpi fotoretseptorid, võrkkesta valgustundlike rakkude perifeersed protsessid. Koonused on väga spetsiifilised rakud, mis muudavad valgusstiimulid närviliseks ergutuseks. Koonuste valgustundlikkus tuleneb nendes sisalduva spetsiifilise pigmendi – jodopsiini – olemasolust.
• pulgad- teatud tüüpi fotoretseptorid, võrkkesta valgustundlike rakkude perifeersed protsessid. Inimese võrkkestas on ~120 miljonit varda, mille pikkus on 0,06 mm ja läbimõõt 0,002 mm. Vardad on valgustundlikud spetsiifilise pigmendi, mida nimetatakse rodopsiiniks, olemasolu tõttu. Varraste ja erinevat tüüpi koonuste olemasolu annab inimesele värvinägemise.
• Sarvkest sarvkest on silmamuna eesmine kõige kumeram läbipaistev osa, üks silma valgust murdvatest keskkondadest. Sarvkesta kõverusraadius on ~7,8 mm. Sarvkesta läbimõõt sünnihetkest kuni 4. eluaastani suureneb väga kergelt, mistõttu väikelaste silmad tunduvad suuremad kui täiskasvanu silmad.
Peptiidsidemete pigmenteerumine kollageeni spiraalseks muutunud alade teatud piirkondades (eriti vaba aminohappe hüdroksüproliini vabanemisega) kollagenaas. Kollageenikiudude hävimise tulemusena (kollagenaasi mõjul) moodustunud aminohapped osalevad rakkude ehituses ja kollageeni taastamises.

Kollagenaasi kasutatakse laialdaselt meditsiinipraktikas põletuste raviks kirurgias ja mädaste silmahaiguste raviks oftalmoloogias. Eelkõige on kollagenaas osa Aseptica toodetud Aseptisorb (Aseptisorb-DK) polümeersetest dreneerivatest sorbentidest, mida kasutatakse mäda-nekrootiliste haavade ravis.

• laisk silm(Amblüoopia) - funktsionaalne, pööratav nägemise vähenemine, mille puhul üks kahest silmast ei osale praktiliselt (või täielikult) visuaalses protsessis. Amblüoopia korral näevad silmad liiga erinevaid pilte, samas kui aju ei suuda neid üheks mahuks ühendada. Tulemuseks on ühe silma töö pärssimine.
• Kasvaja- keha kudede turse, valulik neoplasm, patoloogiline protsess, mida esindab äsja moodustunud kude, mille käigus muutused rakkude geneetilises aparaadis põhjustavad nende diferentseerumise ja kasvu regulatsiooni rikkumist. Kõik kasvajad jagunevad kahte põhirühma: healoomulised ja pahaloomulised (vähk).
• Kliinik (arstikeskus) Hadassah(Hadassah Medical Center, R07, R06, R06, R06,) on üks Iisraeli suurimaid kliinikuid, mille asutas Ameerika naiste sionistlik organisatsioon Hadassah. Jeruusalemmas asuva kliiniku kahes ülikoolilinnakus on 22 hoonet 130 üksusega ja osakonnad 1100 haiglavoodi jaoks. Igal aastal pakub Hadassah Clinic arstiabi rohkem kui miljonile patsiendile. Hadassahis on 28 meditsiiniüksust, mis on spetsialiseerunud muu hulgas endokriinsete, uroloogiliste, onkoloogiliste, oftalmoloogiliste, kardioloogiliste ja nefroloogiliste haiguste ravile. Heebrea ülikool kasutab Hadassah kliinikut kliinilise baasina (hinnanguid pole veel)
  

Binokulaarne nägemine on kahe silmaga nägemine, kus moodustub ühtne kolmemõõtmeline visuaalne kujutis, mis saadakse mõlema silma kujutiste ühendamisel üheks.

Binokulaarne nägemine ilmneb ainult siis, kui mõlema silma kujutised ühinevad üheks, mis annab taju mahu ja sügavuse.

Ainult binokulaarne nägemine võimaldab täielikult tajuda ümbritsevat reaalsust, määrata objektide vahemaid (stereoskoopiline nägemine). Ühe silmaga nägemine - monokulaarne - annab aimu objekti kõrgusest, laiusest, kujust, kuid ei võimalda hinnata objektide suhtelist asukohta ruumis.
Lisaks laieneb binokulaarse nägemisega vaateväli ja saavutatakse visuaalsete piltide selgem taju, s.t. tegelikult parandab nägemisteravust. Täielik binokulaarne nägemine on eelduseks mitmetele ametitele – autojuhid, piloodid, kirurgid jne.

Binokulaarse nägemise mehhanism ja tingimused

Binokulaarse nägemise peamine mehhanism on fusioonirefleks – võime liita kaks kujutist mõlemast võrkkestast üheks stereoskoopiliseks pildiks ajukoores.
Objekti ühe pildi saamiseks on vajalik, et võrkkestale saadud kujutised vastaksid üksteisele suuruse ja kuju poolest ning langeksid võrkkesta identsetele, nn vastavatele aladele. Igal punktil ühe võrkkesta pinnal on vastav punkt teises võrkkestas. Mitteidentsed punktid on mittesümmeetriliste lõikude kogum. Neid nimetatakse erinevateks. Kui objekti kujutis langeb võrkkesta erinevatele punktidele, siis pilt ei ühine ja toimub kahekordistumine.

Vastsündinul ei ole silmamunade koordineeritud liigutusi, mistõttu puudub binokulaarne nägemine. 6-8 nädala vanuselt on lastel juba mõlema silmaga objekti fikseerimise oskus ja 3-4 kuu vanuselt stabiilne binokulaarne fikseerimine. 5-6 kuu pärast. fusioonirefleks moodustub vahetult. Täisväärtusliku binokulaarse nägemise moodustumine lõpeb 12-aastaselt, seega peetakse binokulaarse nägemise rikkumist (strabismus) koolieelses eas patoloogiaks.

Tavaline binokulaarne nägemine on teatud tingimustel võimalik.

• Bifoveaalse sulandumise (fusiooni) võime.
• Kõigi silmamotoorsete lihaste koordineeritud töö, mis tagab silmamunade paralleelse asendi kaugusesse vaadates ja nägemistelgede vastava konvergentsi (konvergentsi) lähedale vaadates, samuti õiged sellega seotud silmade liikumised silma suunas. vaadeldav objekt.
• Silmade asukoht samal esi- ja horisontaaltasandil. Kui üks silm on trauma, orbiidi põletiku, neoplasmide tõttu nihkunud, on nägemisväljade joondamise sümmeetria häiritud.
• Mõlema silma nägemisteravus ei ole väiksem kui 0,3-0,4, i.е. piisav selge kujutise moodustamiseks võrkkestale.
• Mõlema silma võrkkesta võrdne kujutise suurus – iseikonia. Erineva suurusega kujutised tekivad anisometroopiaga - kahe silma erinevad murdumised. Binokulaarse nägemise säilitamiseks on anisometroopia lubatud aste kuni 2,0-3,0 dioptrit, seda tuleb prillide valikul arvestada - kui korrigeerivate läätsede vahe on väga suur, siis isegi kõrge nägemisteravusega prillides on patsiendil ei oma binokulaarset nägemist.
• Loomulikult on vajalik optilise kandja (sarvkest, lääts, klaaskeha) läbipaistvus, patoloogiliste muutuste puudumine võrkkestas, nägemisnärvis ja visuaalse analüsaatori kõrgemates osades (chiasm, optiline trakt, subkortikaalsed keskused, ajukoor)

Kuidas kontrollida?

Binokulaarse nägemise testimiseks on palju võimalusi.
Sokolovi eksperiment "auguga peopesas" seisneb selles, et katsealuse silma külge kinnitatakse toru (näiteks kokkuvolditud paberitükk), mille kaudu ta vaatab kaugusesse. Avatud silma küljelt asetab katsealune oma peopesa toru otsa. Tavalise binokulaarse nägemise korral tundub piltide pealesurumise tõttu, et peopesa keskosas on auk, mille kaudu pilti vaadatakse, mis on reaalselt läbi toru näha.
Kalfi meetodil ehk libisemistestil uuritakse binokulaarset funktsiooni kasutades kahte kudumisvarda (pliiatsid jne.) Uuritav hoiab kudumisvarda väljasirutatud käes horisontaalselt ja püüab seda teise kudumisvarda otsa saada, mis on vertikaalses asendis. Binokulaarse nägemisega on ülesanne hõlpsasti täidetud. Selle puudumisel tekib möödalask, mida saab hõlpsasti kontrollida ühe silmaga suletud katsega.
Pliiatsi lugemise test: pliiats asetatakse lugeja ninast mõne sentimeetri kaugusele, mis katab osa tähtedest. Kuid binokulaarse nägemise korral saab kahest silmast kujutiste pealesurumise tõttu vaatamata takistusele lugeda ilma pea asendit muutmata - ühe silma jaoks pliiatsiga kaetud tähed on teisele nähtavad ja vastupidi .
Binokulaarse nägemise täpsem määramine toimub nelja punkti värvitesti abil. See põhineb parema ja vasaku silma nägemisvälja eraldamise põhimõttel, mis saavutatakse värvifiltrite abil. Seal on kaks rohelist, üks punane ja üks valge objekti. Katsealuse silmad pannakse punaste ja roheliste prillidega prillidele. Binokulaarse nägemise korral on nähtavad punased ja rohelised objektid ning värvitud objektid muutuvad punakasroheliseks, kuna. tajub nii parem kui ka vasak silm. Kui on selgelt väljendunud juhtiv silm, värvitakse värvitu ring juhtsilma ette asetatud klaasi värvi. Samaaegse nägemise korral (mille puhul tajutakse impulsse kõrgemates nägemiskeskustes ühest või teisest silmast) näeb subjekt 5 ringi. Monokulaarse nägemise korral näeb patsient sõltuvalt sellest, milline silm on nägemisega seotud, ainult neid objekte, mille värv vastab selle silma filtrile, ja sama värvi objekti, mis oli värvitu.

Binokulaarne nägemine ja strabismus

Strabismuse korral puudub binokulaarne nägemine alati, kuna üks silm kaldub ühele küljele ja visuaalsed teljed ei koondu kõnealusele objektile. Strabismuse ravi üks peamisi eesmärke on binokulaarse nägemise taastamine.
Binokulaarse nägemise olemasolu või puudumise järgi on võimalik eristada tõelist strabismust kujuteldavast, näilisest ja varjatud - heterofooriast.
Optilise telje, mis läbib sarvkesta keskpunkti ja silma sõlmpunkti, ja visuaalse telje vahel, mis kulgeb täpi kesksest foveast läbi, on väike nurk (3-4 ° piires). sõlmpunkt vaadeldavale objektile. Kujutletav strabismus on seletatav asjaoluga, et visuaalse ja optilise telje vaheline lahknevus jõuab suurema väärtuseni (mõnel juhul 10 °) ja sarvkesta keskpunktid nihkuvad ühes või teises suunas, luues vale mulje strabismusest. Kujutletava kõõrdsilmsusega säilib aga binokulaarne nägemine, mis võimaldab panna õige diagnoosi. Kujutletav strabismus ei vaja korrigeerimist.
Latentne strabismus avaldub ühe silma kõrvalekaldumisel perioodil, mil inimene ei fikseeri pilguga ühtegi objekti, lõdvestub. Heterofooria määrab ka silmade paigaldusliikumine. Kui objekti poolt objekti fikseerimisel katta üks silm peopesaga, siis varjatud strabismuse korral kaldub kaetud silm kõrvale. Käe äravõtmisel, kui patsiendil on binokulaarne nägemine, teeb silm reguleeriva liigutuse. Heterofooria, nagu ka kujuteldav strabismus, ei vaja ravi.