האדם מעבד את המידע המתקבל ומבצע את ההתאמות הנדרשות. תהליכים אלו הם בעלי אופי לא מודע ומיושמים בתיקון אוטונומי רב-שכבתי של עיוותים. לפיכך, סטיות כדוריות וכרומטיות, השפעות נקודה עיוורת מתבטלות, תיקון צבע מתבצע, נוצרת תמונה סטריאוסקופית וכו 'במקרים שבהם עיבוד מידע תת מודע אינו מספיק או מוגזם, מתעוררות אשליות אופטיות.
רגישות ספקטרלית של העין
בתהליך האבולוציה, קולטנים רגישים לאור הסתגלו לקרינת השמש המגיעה לפני כדור הארץ ומתפשטת היטב במי הימים והאוקיינוסים. לאטמוספירה של כדור הארץ יש חלון שקיפות משמעותי רק בטווח אורכי גל של 300-1500 ננומטר. באזור האולטרה סגול, השקיפות מוגבלת בקליטת קרינה אולטרה סגולה בשכבת האוזון ובמים, באזור האינפרא אדום, בבליעה במים. לכן, האזור הנראה הצר יחסית של הספקטרום מהווה יותר מ-40% מאנרגיית קרינת השמש ליד פני השטח.
העין האנושית רגישה לקרינה אלקטרומגנטית בטווח אורכי גל של 400-750 ננומטר ( קרינה גלויה). רשתית העין רגישה גם לקרינה באורך גל קצר יותר, אך רגישות העין באזור זה של הספקטרום מוגבלת על ידי השקיפות הנמוכה של העדשה, המגנה על הרשתית מההשפעות המזיקות של קרינה אולטרה סגולה.
פיזיולוגיה של הראייה האנושית
ראיית צבע
העין האנושית מכילה שני סוגים של תאים רגישים לאור (פוטורצפטורים): מוטות רגישים במיוחד וקרוטים פחות רגישים. המוטות מתפקדים בתנאי תאורה נמוכים יחסית ואחראים על פעולת מנגנון ראיית הלילה, אולם הם מספקים רק תפיסת מציאות ניטרלית בצבע, המוגבלת על ידי השתתפותם של צבעי לבן, אפור ושחור. קונוסים עובדים ברמות אור גבוהות יותר ממוטות. הם אחראים למנגנון הראייה בשעות היום, שמאפיין ייחודי שלו הוא היכולת לספק ראיית צבע.
אור עם אורכי גל שונים מגרה סוגים שונים של קונוסים בצורה שונה. לדוגמה, אור צהוב-ירוק מגרה קונוסים מסוג L ו-M באופן שווה, אך פחות מגרה קונוסים מסוג S. אור אדום מגרה קונוסים מסוג L בצורה חזקה הרבה יותר מקונוסים מסוג M, וחרוטים מסוג S אינם מעוררים כמעט כלל; אור ירוק-כחול מגרה קולטנים מסוג M יותר מאשר מסוג L, וקולטנים מסוג S קצת יותר; אור עם אורך גל זה גם מגרה את המוטות בצורה החזקה ביותר. אור סגול מגרה קונוסים מסוג S כמעט אך ורק. המוח קולט מידע משולב מקולטנים שונים, מה שמספק תפיסה שונה של אור עם אורכי גל שונים.
ראיית הצבע בבני אדם ובקופים נשלטת על ידי גנים המקודדים לחלבוני אופסין רגישים לאור. לפי תומכי תיאוריית שלושת הרכיבים, מספיקה נוכחותם של שלושה חלבונים שונים המגיבים לאורכי גל שונים לתפיסת צבע. לרוב היונקים יש רק שניים מהגנים הללו, ולכן יש להם ראייה דו-צבעית. במקרה שלאדם יש שני חלבונים המקודדים בגנים שונים הדומים מדי, או שאחד מהחלבונים אינו מסונתז, מתפתח עיוורון צבעים. N. N. Miklukho-Mclay קבע כי הפפואנים של גינאה החדשה, החיים בעובי הג'ונגל הירוק, חסרים את היכולת להבחין בירוק.
האופסין הרגיש לאור אדום מקודד בבני אדם על ידי הגן OPN1LW.
אופסינים אנושיים אחרים מקודדים לגנים OPN1MW, OPN1MW2 ו-OPN1SW, כאשר השניים הראשונים מקודדים לחלבונים הרגישים לאור באורכי גל בינוניים, והשלישי אחראי לאפסין הרגיש לאור באורך גל קצר.
הצורך בשלושה סוגי אופסינים לראיית צבעים הוכח לאחרונה בניסויים בקופי סנאי (סאימירי), שזכרים מהם נרפאו מעיוורון צבעים מולד על ידי החדרת גן האופסין האנושי OPN1LW לתוך הרשתית שלהם. עבודה זו (יחד עם ניסויים דומים בעכברים) הראתה שהמוח הבוגר מסוגל להסתגל ליכולות החושיות החדשות של העין.
הגן OPN1LW, המקודד את הפיגמנט האחראי לתפיסת האדום, הוא פולימורפי ביותר (85 אללים נמצאו במדגם של 256 אנשים במחקר אחרון של Virrelli ו-Tishkov), וכ-10% מהנשים עם שני אללים שונים של לגן הזה יש למעשה סוג נוסף של קולטני צבע ומידה מסוימת של ראיית צבע בעלת ארבעה מרכיבים. שינויים בגן OPN1MW, המקודד לפיגמנט ה"צהוב-ירוק", נדירות ואינן משפיעות על הרגישות הספקטרלית של הקולטנים.
הגן OPN1LW והגנים האחראים לתפיסת אור באורך גל בינוני ממוקמים במקביל על כרומוזום X, ולעתים קרובות מתרחשת ביניהם רקומבינציה לא הומולוגית או המרת גנים. במקרה זה, יכול להתרחש היתוך גנים או עלייה במספר העותקים שלהם בכרומוזום. פגמים בגן OPN1LW הם הגורם לעיוורון צבעים חלקי, פרוטנופיה.
תיאוריית שלושת המרכיבים של ראיית צבע באה לידי ביטוי לראשונה בשנת 1756 על ידי M. V. Lomonosov, כאשר כתב "על שלושת העניינים של תחתית העין". מאה שנים לאחר מכן, הוא פותח על ידי המדען הגרמני ג' הלמהולץ, שאינו מזכיר את יצירתו המפורסמת של לומונוסוב "על מוצא האור", למרות שפורסם והוצג בקצרה בגרמנית.
במקביל, הייתה תיאוריית הצבעים המתנגדת של אוולד גרינג. הוא פותח על ידי דיוויד הובל ות'ורסטן ויזל. הם קיבלו את פרס נובל לשנת 1981 על גילוים.
הם הציעו שהמוח כלל לא מקבל מידע על צבעי אדום (R), ירוק (G) וכחול (B) (תורת הצבעים יונג-הלמהולץ). המוח מקבל מידע על ההבדל בבהירות - על ההבדל בין בהירות הלבן (Y max) לשחור (Y min), על ההבדל בין הצבעים הירוק לאדום (G - R), על ההבדל בין כחול לצהוב צבעים (B - צהוב), וצהוב (צהוב = R + G) הוא הסכום של אדום וירוק, כאשר R, G ו-B הם הבהירות של מרכיבי הצבע - אדום, R, ירוק, G, וכחול, B .
יש לנו מערכת משוואות:
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(cases)))
איפה R b − w (\displaystyle R_(b-w)), K gr , K brg - פונקציות של מקדמי איזון לבן עבור כל תאורה. בפועל, הדבר מתבטא בכך שאנשים תופסים את צבעם של עצמים באותה צורה במקורות אור שונים (התאמת צבע). תיאוריית המתנגדים בדרך כלל מסבירה טוב יותר את העובדה שאנשים תופסים את צבעם של עצמים באותו אופן תחת מקורות אור שונים מאוד, כולל צבעים שונים של מקורות אור באותה סצנה.
שתי התיאוריות הללו אינן עקביות לחלוטין זו עם זו. אך למרות זאת, עדיין מניחים שתיאוריית שלושת הגירויים פועלת ברמת הרשתית, אולם המידע מעובד והמוח מקבל נתונים שכבר תואמים את התיאוריה של היריב.
ראייה דו-עינית וסטריאוסקופית
השינויים המרביים באישון לאדם בריא הם מ-1.8 מ"מ ל-7.5 מ"מ, המתאים לשינוי של פי 17 בשטח האישון. עם זאת, טווח הארה בפועל של הרשתית מוגבל ל-10:1, ולא ל-17:1, כפי שניתן היה לצפות בהתבסס על שינויים בשטח האישון. למעשה, עוצמת ההארה של הרשתית היא פרופורציונלית לתוצר אזור האישון, בהירות האובייקט והעברת אמצעי העין.
תרומת האישון להתאמת רגישות העין היא חסרת משמעות ביותר. כל טווח הבהירות שמנגנון הראייה שלנו מסוגל לקלוט הוא עצום: מ-10 −6 cd m −2 לעין מותאמת כהה לחלוטין ועד 10 6 cd m −2 לעין מותאמת לאור לחלוטין. המנגנון של מגוון רחב כל כך של רגישות טמון בפירוק ושיקום של פיגמנטים רגישים לאור בקולטני הפוטו של הרשתית - קונוסים ומוטות.
רגישות העין תלויה בשלמות ההסתגלות, בעוצמת מקור האור, באורך הגל ובמימדים הזוויתיים של המקור וכן במשך הגירוי. רגישות העין יורדת עם הגיל עקב הידרדרות התכונות האופטיות של הסקלרה והאישון, כמו גם הקישור הקולטני של התפיסה.
רגישות מרבית באור יום ( ראיית יום) שוכנת על 555-556 ננומטר, ועם ערב/לילה חלש ( ראיית דמדומים/ראיית לילה) עובר לכיוון הקצה הסגול של הספקטרום הנראה וממוקם ב-510 ננומטר (הוא משתנה בין 500-560 ננומטר במהלך היום). זה מוסבר (התלות של הראייה של אדם בתנאי התאורה כאשר הוא קולט עצמים רב-צבעוניים, היחס בין הבהירות הנראית לעין שלהם - אפקט Purkinje) על ידי שני סוגים של אלמנטים רגישים לאור של העין - באור בהיר, ראייה מתבצע בעיקר על ידי קונוסים, ובאור חלש, רצוי להשתמש רק במקלות.
חדות ראייה
היכולת של אנשים שונים לראות פרטים גדולים או קטנים יותר של עצם מאותו מרחק עם אותה צורה של גלגל העין ואותו כוח שבירה של מערכת העין הדיופטרית נובעת מההבדל במרחק בין האלמנטים הרגישים של הרשתית והוא נקרא חדות ראייה.
חדות ראייה היא היכולת של העין לקלוט לְחוּדשתי נקודות הממוקמות במרחק מה אחת מהשנייה ( פירוט, גרגר עדין, רזולוציה). המדד לחדות הראייה הוא זווית הראייה, כלומר, הזווית שנוצרת מהקרניים הבוקעות מקצוות האובייקט הנדון (או משתי נקודות או ב) לנקודת הצמתים ( ק) עיניים. חדות הראייה עומדת ביחס הפוך לזווית הראייה, כלומר ככל שהיא קטנה יותר, חדות הראייה גבוהה יותר. בדרך כלל, העין האנושית מסוגלת לְחוּדלתפוס עצמים, שמרחק הזוויתי ביניהם אינו קטן מ-1 ′ (דקה אחת).
חדות הראייה היא אחד מתפקידי הראייה החשובים ביותר. חדות הראייה האנושית מוגבלת על ידי המבנה שלו. העין האנושית, בניגוד לעיניים של צפלופודים, למשל, היא איבר הפוך, כלומר, תאים רגישים לאור נמצאים מתחת לשכבה של עצבים וכלי דם.
חדות הראייה תלויה בגודל הקונוסים הממוקמים באזור המקולה, הרשתית, וכן במספר גורמים: שבירה של העין, רוחב האישון, שקיפות הקרנית, העדשה (וגמישותה), זגוגית גוף (המרכיב את המנגנון לשבירת האור), מצב הרשתית ועצב הראייה, גיל.
הערך ביחס הפוך של חדות ראייה ו/או רגישות לאור נקרא הרזולוציה של העין הפשוטה (הבלתי מזוינת) ( כוח פתרון).
קו הראיה
ראייה היקפית (שדה ראיה); לקבוע את גבולות שדה הראייה בעת הקרנתם על משטח כדורי (באמצעות ההיקף). שדה הראייה הוא החלל הנקלט בעין כאשר המבט מקובע. שדה הראייה הוא פונקציה של החלקים ההיקפיים של הרשתית; מצבו קובע במידה רבה את יכולתו של אדם לנווט בחופשיות בחלל.
שינויים בשדה הראייה נגרמים על ידי מחלות אורגניות ו/או תפקודיות של מנתח הראייה: הרשתית, עצב הראייה, מסלול הראייה, מערכת העצבים המרכזית. הפרות של שדה הראייה מתבטאות או על ידי צמצום גבולותיו (המתבטא במעלות או בערכים ליניאריים), או על ידי אובדן הקטעים האישיים שלו (המיאנופסיה), הופעת סקוטומה.
דופי
בהסתכלות על אובייקט בשתי העיניים, אנו רואים אותו רק כאשר צירי הראייה של העיניים יוצרים זווית התכנסות כזו (התכנסות) שבה מתקבלות תמונות סימטריות ברורות על הרשתית במקומות תואמים מסוימים של הכתם הצהוב הרגיש ( fovea centralis). הודות לראייה דו-עינית זו, אנו לא רק שופטים את המיקום והמרחק היחסיים של עצמים, אלא גם תופסים הקלה ונפח.
המאפיינים העיקריים של ראייה דו-עינית הם נוכחות של ראייה דו-עינית, עמוקה וסטריאוסקופית, חדות ראייה סטריאו ועתודות היתוך.
נוכחות ראייה דו-עינית יסודית נבדקת על ידי חלוקת תמונה כלשהי לשברים, שחלקם מוצגים לשמאל וחלקם לעין ימין. למתבונן יש ראייה דו-עינית יסודית אם הוא מסוגל להרכיב תמונה מקורית אחת משברים.
נוכחות ראיית עומק נבדקת על ידי הצגת סטריאוגרמות נקודות אקראיות, שאמורות לגרום למתבונן לחוות חוויה ספציפית של עומק, השונה מהתרשמות של מרחביות המבוססת על מאפיינים חד-קולריים.
החדות של ראיית סטריאו היא ההדדיות של סף התפיסה הסטריאוסקופית. הסף של תפיסה סטריאוסקופית הוא הפער המינימלי שניתן לזהות (תזוזה זוויתית) בין חלקי סטריאוגרם. כדי למדוד את זה, העיקרון משמש, שהוא כדלקמן. שלושה זוגות של דמויות מוצגים בנפרד לעיניו השמאלית והימנית של המתבונן. באחד הזוגות מיקומי הדמויות חופפים, בשניים האחרים אחת הדמויות מוזזת אופקית במרחק מסוים. הנבדק מתבקש לציין את הדמויות המסודרות בסדר עולה של מרחק יחסי. אם הנתונים ברצף הנכון, אזי רמת הבדיקה עולה (הפער יורד), אם לא, הפער גדל.
עתודות היתוך - תנאים בהם קיימת אפשרות לאיחוי מוטורי של הסטריאוגרמה. עתודות היתוך נקבעות על ידי הפער המרבי בין חלקי הסטריאוגרמה, שבה היא עדיין נתפסת כתמונה תלת מימדית. כדי למדוד עתודות היתוך, נעשה שימוש בעקרון המנוגד לזה המשמש בחקר חדות הסטריאווויזיון. לדוגמה, הנבדק מתבקש לשלב שני פסים אנכיים לתמונה אחת, שאחד מהם נראה משמאל והשני לעין ימין. במקביל, הנסיין מתחיל להפריד לאט את הרצועות, תחילה עם התכנסות ואחר כך עם פערים שונים. התמונה מתחילה להתפצל לשניים בערך הפער, המאפיין את עתודת ההיתוך של הצופה.
המשקפת יכולה להיפגע בפזילה ובכמה מחלות עיניים אחרות. עם עייפות חמורה, עלולה להתרחש פזילה זמנית, הנגרמת על ידי כיבוי העין המונעת.
רגישות לניגודיות
רגישות לניגודיות - היכולת של אדם לראות חפצים הנבדלים מעט בבהירותם מהרקע. רגישות לניגודיות מוערכת באמצעות רשתות סינוסואידיות. עלייה בסף הרגישות לניגודיות יכולה להיות סימן למספר מחלות עיניים, ולכן ניתן להשתמש במחקר שלה באבחון.
הסתגלות ראייה
תכונות הראייה לעיל קשורות קשר הדוק ליכולת ההסתגלות של העין. התאמת העין – התאמת הראייה לתנאי תאורה שונים. הסתגלות מתרחשת לשינויים בתאורה (להבחין בין הסתגלות לאור לחושך), מאפייני צבע של תאורה (היכולת לתפוס עצמים לבנים כלבנים גם עם שינוי משמעותי בספקטרום האור הנובע).
ההסתגלות לאור מתרחשת במהירות ומסתיימת תוך 5 דקות, הסתגלות העין לחושך היא תהליך איטי יותר. הבהירות המינימלית הגורמת לתחושת האור קובעת את רגישות האור של העין. האחרון עולה במהירות ב-30 הדקות הראשונות. הישאר בחושך, העלייה שלו מסתיימת כמעט תוך 50-60 דקות. התאמת העין לחושך נלמדת באמצעות מכשירים מיוחדים - אדפטומטרים.
ירידה בהסתגלות העין לחושך נצפית בחלק ממחלות עיניים (רטיניטיס פיגמנטוזה, גלאוקומה) וכלליות (A-avitaminosis).
הסתגלות מתבטאת גם ביכולת הראייה לפצות חלקית על פגמים במנגנון הראייה עצמו (פגמים אופטיים של העדשה, פגמים ברשתית, סקוטומות וכו').
עיבוד מידע חזותי
תופעת תחושות הראייה שאינן מלוות בעיבוד מידע חזותי נקראת תופעת הפסאודו-עיוורון.
הפרעות ראייה
פגמים בעדשות
החיסרון המסיבי ביותר הוא הפער בין הכוח האופטי של העין לאורכה, המוביל להידרדרות בנראות של עצמים קרובים או מרוחקים.
רוֹחַק רְאִיָה
רוחק ראייה נקראת אנומליה כזו של שבירה, שבה קרני האור הנכנסות לעין ממוקדות לא ברשתית, אלא מאחוריה. בצורות בהירות, העין עם שולי אקומודציה טובים מפצה על חוסר הראייה על ידי הגדלת העקמומיות של העדשה עם שריר הריסי.
עם רוחק ראייה חזקה יותר (3 דיופטרים ומעלה), הראייה לקויה לא רק מקרוב, אלא גם רחוק, והעין אינה מסוגלת לפצות על הפגם בעצמה. רוחק ראייה היא בדרך כלל מולדת ואינה מתקדמת (בדרך כלל פוחתת עד גיל בית הספר).
עם רוחק ראייה, משקפיים נקבעים לקריאה או לבישה מתמדת. עבור משקפיים נבחרות עדשות מתכנסות (הן מעבירות את הפוקוס קדימה לרשתית), שבאמצעותן הופכת הראייה של המטופל לטובה ביותר.
פרסביופיה, או רוחק ראייה הקשורה לגיל, שונה במקצת מרוחק ראייה. פרסביופיה מתפתחת עקב אובדן גמישות העדשה (שהיא תוצאה נורמלית של התפתחותה). תהליך זה מתחיל כבר בגיל בית הספר, אך אדם מבחין בדרך כלל בירידה בראייה לקרוב לאחר גיל 40. (למרות שבגיל 10, ילדים אמטרופיים יכולים לקרוא ממרחק של 7 ס"מ, בגיל 20 - כבר לפחות 10 ס"מ, ובגיל 30 - 14 ס"מ וכן הלאה.) רוחק ראייה סנילי מתפתח בהדרגה, ולפי הגיל של 65-70 אדם כבר מאבד לחלוטין את היכולת להכיל, התפתחות פרסביופיה הושלמה.
קוֹצֶר רְאִיָה
קוצר ראייה הוא אנומליה של שבירה של העין, שבה הפוקוס נע קדימה, ותמונה כבר לא ממוקדת נופלת על הרשתית. עם קוצר ראייה, הנקודה הנוספת של ראייה ברורה נמצאת בטווח של 5 מטרים (בדרך כלל היא נמצאת באינסוף). קוצר ראייה הוא שקרי (כאשר, עקב עומס יתר של שריר הריסי, הוא מתכווץ, וכתוצאה מכך עקמומיות העדשה נותרת גדולה מדי לראייה למרחק) ונכונה (כאשר גלגל העין גדל בציר הקדמי-אחורי). במקרים קלים, אובייקטים מרוחקים מטושטשים בעוד שאובייקטים קרובים נשארים חדים (הנקודה הרחוקה ביותר של ראייה ברורה נמצאת די רחוק מהעיניים). במקרים של קוצר ראייה גבוה ישנה ירידה משמעותית בראייה. החל מ-4 דיופטר בערך, אדם צריך משקפיים גם למרחק וגם לטווח קרוב, אחרת יש לקרב מאוד את החפץ המדובר לעיניים. אולם, דווקא בגלל שקרוב ראייה מקרב אובייקט לעיניו לחדות תמונה טובה, הוא מסוגל להבחין בפרטים עדינים יותר של אובייקט זה מאשר אדם עם ראייה רגילה.
בגיל ההתבגרות, קוצר ראייה מתקדם לעתים קרובות (העיניים מתאמצות כל הזמן לעבוד ליד, וזו הסיבה שהעין גדלה באורך מפצה). התקדמות קוצר הראייה לובשת לפעמים צורה ממאירה, שבה הראייה יורדת ב-2-3 דיופטרים בשנה, נצפית מתיחה של הסקלרה ומתרחשים שינויים דיסטרופיים ברשתית. במקרים חמורים, קיימת סכנה של ניתוק של הרשתית המתוחה יתר על המידה במהלך מאמץ פיזי או פגיעה פתאומית. עצירת התקדמות קוצר ראייה מתרחשת בדרך כלל עד גיל 25-30, כאשר הגוף מפסיק לגדול. עם התקדמות מהירה, הראייה עד אז יורדת ל-25 דיופטר ומטה, משתקת מאוד את העיניים ומשבשת בחדות את איכות הראייה למרחקים ולקרוב (כל מה שאדם רואה זה קווי מתאר מטושטשים ללא כל ראייה מפורטת), וסטיות כאלה הן מאוד קשה לתקן באופן מלא באופטיקה: משקפי משקפיים עבים יוצרים עיוותים חזקים ומצמצמים אובייקטים חזותית, וזו הסיבה שאדם לא רואה מספיק טוב אפילו עם משקפיים. במקרים כאלה, ניתן להשיג את האפקט הטוב ביותר בעזרת תיקון מגע.
למרות העובדה שמאות עבודות מדעיות ורפואיות הוקדשו לנושא עצירת התקדמות קוצר ראייה, עדיין אין עדות ליעילותה של שיטה כלשהי לטיפול בקוצר ראייה פרוגרסיבי, לרבות ניתוח (סקלרופלאסטי). ישנן עדויות לירידה קטנה אך מובהקת סטטיסטית בשיעור העלייה בקוצר ראייה בילדים עם טיפות עיניים אטרופין וג'ל עיניים פירנציפין [ ] .
עם קוצר ראייה, לעתים קרובות הם פונים לתיקון הראייה בלייזר (השפעה על הקרנית באמצעות קרן לייזר על מנת להפחית את העקמומיות שלה). שיטת תיקון זו אינה בטוחה לחלוטין, אך ברוב המקרים ניתן להגיע לשיפור משמעותי בראייה לאחר הניתוח.
ניתן להתגבר על לקויות קוצר ראייה ורוחק ראייה באמצעות משקפיים, עדשות מגע או קורסי שיקום של התעמלות.
אסטיגמציה
אסטיגמציה היא פגם באופטיקה של העין, הנגרם מצורה לא סדירה של הקרנית ו(או) העדשה. אצל כל האנשים, צורת הקרנית והעדשה שונה מגוף הסיבוב האידיאלי (כלומר, לכל האנשים יש אסטיגמציה ברמה כזו או אחרת). במקרים חמורים, המתיחה לאורך אחד הצירים יכולה להיות חזקה מאוד, בנוסף, בקרנית עלולים להיות פגמים בעקמומיות שנגרמו מסיבות אחרות (פציעות, מחלות זיהומיות וכו'). באסטיגמציה נשברות קרני האור בעוצמות שונות במרידיאנים שונים, וכתוצאה מכך התמונה מעוותת ולעיתים מטושטשת. במקרים חמורים, העיוות כה חזק עד שהוא מפחית משמעותית את איכות הראייה.
קל לאבחן אסטיגמציה על ידי בדיקה בעין אחת של דף נייר עם קווים מקבילים כהים - על ידי סיבוב דף כזה, האסטיגמטיקאי ישים לב שהקווים הכהים מטושטשים או מתבהרים. לרוב האנשים יש אסטיגמציה מולדת של עד 0.5 דיופטר, מה שלא מביא אי נוחות.
על פגם זה מפצים משקפיים עם עדשות גליליות בעלות קימור אופקי ואנכי ועדשות מגע שונות (טורית קשה או רכה), וכן עדשות משקפיים בעלות עוצמה אופטית שונה במרידיאנים שונים.
פגמים ברשתית
עיוור צבעים
אם ברשתית התפיסה של אחד משלושת צבעי היסוד נושרת או נחלשת, אזי האדם אינו קולט שום צבע. ישנם "עיוורי צבעים" עבור אדום, ירוק וכחול-סגול. לעתים רחוקות הוא זיווג, או אפילו עיוורון צבעים מוחלט. לעתים קרובות יותר יש אנשים שאינם יכולים להבחין בין אדום לירוק. חוסר ראייה כזה כונה עיוורון צבעים - על שם המדען האנגלי ד' דלטון, שבעצמו סבל מהפרעת ראיית צבעים כזו ותיאר אותה לראשונה.
עיוורון צבעים חשוך מרפא, תורשתי (קשור לכרומוזום X). לפעמים זה מתרחש לאחר כמה מחלות עיניים ועצבים.
לעיוורי צבעים אסור לעבוד הקשור לנהיגה בכלי רכב בכבישים ציבוריים. תפיסת צבע טובה חשובה מאוד עבור מלחים, טייסים, כימאים, מינרלוגים, אמנים, לכן, עבור מקצועות מסוימים, ראיית הצבע נבדקת באמצעות טבלאות מיוחדות.
סקוטומה
שיטות אינסטרומנטליות
תיקון ליקויי ראייה מתבצע לרוב בעזרת משקפיים.
כדי להרחיב את אפשרויות התפיסה החזותית, נעשה שימוש גם במכשירים ושיטות מיוחדות, למשל, מיקרוסקופים וטלסקופים.
תיקון כירורגי
אפשר להחזיר את המאפיינים האופטיים של העין לקדמותם על ידי שינוי העקמומיות של הקרנית. לשם כך, במקומות מסוימים הקרנית מתאדה על ידי קרן לייזר, מה שמוביל לשינוי בצורתה. דרכים בסיסיות
השיחה שלנו היום עוסקת בחזון. היכולת לראות היא העוזר הנאמן והאמין ביותר של האדם. זה מאפשר לנו לנווט וליצור אינטראקציה עם העולם שסביבנו.
על אודות 80% מכל המידע שאדם מקבל דרך הראייה.הבה נבחן את המנגנון להופעתה של תמונה גלויה המשתנה ללא הרף של הסביבה.
כיצד נוצרת תמונה גלויה
כל אחד מ-6 איברי החישה (מנתח) של אדם כולל שלושה קישורים חשובים ביותר: קולטנים, מסלולי עצב ומרכז המוח. מנתחים השייכים לאיברי חישה שונים פועלים ב"שיתוף פעולה" הדוק זה עם זה. זה מאפשר לך לקבל תמונה מלאה ומדויקת של העולם סביבך.
תפקוד הראייה מסופק על ידי זוג עיניים.
מערכת אופטית של העין האנושית
לעין האנושית צורה כדורית בקוטר של כ-2.3 ס"מ. החלק הקדמי של המעטפת החיצונית שלה שקוף ונקרא קַרנִית.החלק האחורי - הסקלרה - מורכב מרקמת חלבון צפופה. ממש מאחורי החלבון נמצא הכורואיד, מחלחל בכלי דם. צבע העיניים נקבע על ידי הפיגמנט המצוי בחלק הקדמי (הססגוני) שלה. הקשתית מכילה מרכיב חשוב מאוד של העין - חור (אישון),מעביר אור לתוך העין. מאחורי האישון יש המצאה ייחודית של הטבע - עֲדָשָׁה.זוהי עדשה דו קמורה ביולוגית, שקופה לחלוטין. הנכס החשוב ביותר שלה הוא לינה. הָהֵן. היכולת לשנות באופן רפלקסיבי את כוח השבירה שלו כאשר בוחנים אובייקטים במרחקים שונים מהצופה. קמור העדשה נשלט על ידי קבוצה מיוחדת של שרירים. מאחורי העדשה גוף זגוגי שקוף.
הקרנית, הקשתית, העדשה והזגוגית יוצרים את המערכת האופטית של העין.
העבודה המתואמת של מערכת זו משנה את מסלול קרני האור ומפנה את קוונטות האור לרשתית. עליו מופיעה תמונה מוקטנת של חפצים. על הרשתית נמצאים קולטנים, שהם ענפים של עצב הראייה. גירוי האור שהם מקבלים נשלח לאורך עצב הראייה אל המוח, שם נוצרת התמונה הנראית של האובייקט.
עם זאת, הטבע הגביל את החלק הגלוי של הסולם האלקטרומגנטי לטווח קטן מאוד.
רק גלים אלקטרומגנטיים באורך של 0.4 עד 0.78 מיקרון עוברים דרך מערכת מוליכת האור של העין.
הרשתית רגישה גם לחלק האולטרה סגול של הספקטרום. אבל העדשה אינה חודרת קוואנטה אולטרה סגולה אגרסיבית ובכך מגנה על השכבה העדינה ביותר הזו מפני הרס.
כתם צהוב
כנגד האישון על הרשתית יש כתם צהוב, שעליו צפיפות קולטני הפוטו גבוהה במיוחד.לכן, התמונה של עצמים הנופלים לאזור זה ברורה במיוחד. עם כל תנועה של אדם, יש צורך שתמונת האובייקט תישמר באזור הכתם הצהוב. זה קורה אוטומטית: המוח שולח פקודות לשרירי האוקולומוטוריים, השולטים בתנועת העיניים בשלושה מישורים. במקרה זה, תנועת העיניים תמיד מתואמת. תוך ציות לפקודות שהתקבלו, השרירים מאלצים את גלגלי העיניים להסתובב בכיוון הנכון. זה מבטיח חדות ראייה.
אבל גם כאשר אנו מסתכלים על חפץ נע, העיניים שלנו נעות מהר מאוד מצד לצד, ומספקות ללא הרף "חומר למחשבה" למוח.
ראיית צבע ודמדומים
הרשתית מורכבת משני סוגים של קולטנים עצביים - מוטות וחרוטים.מוטות אחראים לראיית הלילה (שחור ולבן), והקונוסים מאפשרים לראות את העולם במלוא הפאר של צבעיו. מספר המוטות על הרשתית יכול להגיע ל-115-120 מיליון, מספר החרוטים צנוע יותר - כ-7 מיליון המוטות מגיבים אפילו לפוטונים בודדים. לכן, גם באור נמוך, אנו מבחינים בקווי מתאר של עצמים (ראיית דמדומים).
אבל קונוסים יכולים להראות את פעילותם רק עם מספיק אור. הם דורשים יותר אנרגיה כדי להפעיל כי הם פחות רגישים.
ישנם שלושה סוגים של קולטני אור התואמים לאדום, כחול וירוק.
השילוב שלהם מאפשר לאדם לזהות את כל מגוון הצבעים ואלפי הגוונים שלהם. וכפייתם נותנת צבע לבן. אגב, אותו עיקרון משמש ב.
אנו רואים את העולם סביבנו כי כל העצמים משקפים את האור הנופל עליהם. יתרה מכך, אורכי הגל של האור המוחזר תלויים בחומר או בצבע המוחל על האובייקט. לדוגמה, הצבע על פני השטח של כדור אדום יכול לשקף רק אורכי גל של 0.78 מיקרון, בעוד שעלווה ירוקה משקפת טווח שבין 0.51 ל-0.55 מיקרון.
פוטונים התואמים לאורכי גל אלה, הנופלים על הרשתית, יכולים להשפיע רק על הקונוסים של הקבוצה המקבילה. ורד אדום מואר בירוק הופך לפרח שחור מכיוון שאינו מסוגל לשקף את הגלים הללו. בדרך זו, לגופים עצמם אין צבע.וכל פלטת הצבעים והגוונים הענקית הזמינה לראייה שלנו היא תוצאה של תכונה מדהימה של המוח שלנו.
כאשר שטף אור המתאים לצבע מסוים נופל על חרוט, נוצר דחף חשמלי כתוצאה מתגובה פוטוכימית. שילוב של אותות אלה ממהר אל קליפת המוח החזותית, בונה שם תמונה. כתוצאה מכך, אנו רואים לא רק את קווי המתאר של אובייקטים, אלא גם את צבעם.
חדות ראייה
אחד המאפיינים החשובים ביותר של הראייה הוא החדות שלה. כלומר שלו היכולת לתפוס שתי נקודות מרווחות בנפרד.עבור ראייה תקינה, המרחק הזוויתי המתאים לנקודות אלו הוא דקה אחת. חדות הראייה תלויה במבנה העין ובתפקוד הנכון של המערכת האופטית שלה.
סודות העין
במרחק של 3-4 מ"מ ממרכז הרשתית יש אזור מיוחד נטול קולטנים עצביים.מסיבה זו, זה נקרא הנקודה העיוורת. מידותיו צנועות מאוד - פחות מ-2 מ"מ. סיבי עצב מכל הקולטנים הולכים אליו. בשילוב באזור הנקודה העיוורת הם יוצרים את עצב הראייה, שדרכו ממהרים דחפים חשמליים מהרשתית לאזור הראייה של קליפת המוח.
אגב, הרשתית קצת תמהה מדענים - פיזיולוגים. השכבה המכילה קולטנים עצביים ממוקמת על הקיר האחורי שלה. הָהֵן. אור מהעולם החיצון חייב לעבור דרך שכבת הרשתית,ואז "להסתער" על המוטות והקונוסים.
אם מסתכלים מקרוב על התמונה שהמערכת האופטית של העין מקרינה על הרשתית, ניתן לראות בבירור שהיא הפוכה. כך רואים אותו תינוקות ביומיים הראשונים לאחר הלידה. ואז המוח מאומן להעיף את התמונה הזו.והעולם מופיע לפניהם במקומו הטבעי.
אגב, למה הטבע סיפק לנו שתי עיניים? שתי העיניים מקרינות תמונות של אותו עצם על הרשתית, מעט שונות זו מזו (שכן האובייקט המדובר ממוקם מעט שונה עבור עיניים שמאל וימין). אבל דחפים עצביים משתי העיניים נופלים על אותם נוירונים של המוח, ויוצרים אחד, אבל תמונה נפחית.
העיניים פגיעות ביותר. הטבע דאג לביטחונם, באמצעות גופי עזר. למשל, הגבות מגנות על העיניים מפני טיפות זיעה וגשם שטפטוף מהמצח, ריסים ועפעפיים מגינים על העיניים מפני אבק. ובלוטות דמעות מיוחדות מגנות על העיניים מפני התייבשות, מקלות על תנועת העפעפיים, מחטאות את פני גלגל העין ...
אז, הכרנו את מבנה העיניים, השלבים העיקריים של התפיסה החזותית, חשפו כמה מסודות המנגנון החזותי שלנו.
כמו בכל מכשיר אופטי, יתכנו כאן כשלים שונים. וכיצד מתמודד אדם עם פגמים חזותיים, ואילו תכונות העניק הטבע במנגנון הראייה שלו - נספר במפגש הבא.
אם הודעה זו הייתה שימושית עבורך, אשמח לראותך
3-11-2013, 19:05
תיאור
מבוא
מערכת הראייה האנושית הגיעה לשלמות הגבוהה ביותר. מדענים העובדים על מערכות אלקטרוניות או כימיות בעלות מאפיינים דומים יכולים רק להעריץ את הרגישות, הקומפקטיות, העמידות, מידת השחזור הגבוהה והסתגלות החיננית שלה לצרכי גוף האדם. למען ההגינות, יש כמובן לציין שהניסיונות ליצור מערכות מלאכותיות מתאימות החלו לפני פחות ממאה שנה, בעוד שמערכת הראייה האנושית נוצרה במשך מיליוני שנים. הוא נבע ממכלול "קוסמי" מסוים של אלמנטים - נבחר, נבחר ונבחר עד שנשר שילוב מוצלח. מעטים מפקפקים בכך שהאבולוציה האנושית הייתה בעלת אופי "עיוור", הסתברותי, ובלתי אפשרי לחלוטין להתחקות אחריה צעד אחר צעד. עלויות האבולוציה שקעו מזמן לשכחה, ולא השאירו עקבות.
החזון תופס מקום כמעט ייחודי בתכנית האבולוציה. ניתן להניח, למשל, שהמשך התפתחות אבולוציונית תוביל לגידול בנפח המוח, סיבוך של מערכת העצבים או שיפורים שונים בתפקודים קיימים. עם זאת, אי אפשר לדמיין שרגישות התהליך החזותי תגדל באופן ניכר. התהליך החזותי מייצג את אבן הדרך הסופית המוחלטת בשרשרת האבולוציה. אם ניקח בחשבון שבתהליך הוויזואלי "נספרים" כל פוטון שנקלט, אזי העלייה נוספת ברגישות אינה סבירה אלא אם כן הקליטה תגדל. חוקי הפיזיקה הקוונטית מציבים גבול קשה אליו התקרבה מערכת הראייה שלנו.
שמנו הסתייגות שהראייה תופסת מקום כמעט ייחודי, שכן לפי נתונים מסוימים, גם כמה תהליכים תפיסתיים אחרים הגיעו לגבול מוחלט באבולוציה שלהם. יכולתם של מספר חרקים (למשל, עש) "לגלות" מולקולות בודדות היא עדות לכך שחוש הריח במקרים אחרים הגיע לגבול הקוונטי. באופן דומה, השמיעה שלנו מוגבלת לקצה גבול היכולת על ידי הרעש התרמי של הסביבה.
הרגישות הגבוהה של התהליך החזותי אינה פריבילגיה של אדם בלבד. ישנן עדויות ברורות לכך שמיני בעלי חיים פחות מתקדמים וציפורי לילה הגיעו לרמה דומה כאן. ככל הנראה, גם דגים שחיים במעמקי האוקיינוס האפלים חייבים להשתמש עד גבול המידע הדל שחודר אליהם בקרני אור אקראיות. לבסוף, אנו יכולים להצביע על פוטוסינתזה כראיה לכך שצורות שונות של חיי צמחים למדו מזמן להשתמש כמעט בכל פוטון מתרחש, לפחות בתוך אזור ספקטרלי מסוים.
המטרה העיקרית של פרק זה היא להדגים את היעילות הקוונטית הגבוהה של העין האנושית על פני מגוון רחב של עוצמות אור. על מנת לבטא את הנתונים הראשוניים על הראייה האנושית במונחים של צפיפות הפוטונים ליחידת שטח של הרשתית, יש צורך לדעת את הפרמטרים האופטיים של העין האנושית. נשקול אותם בחלק הבא.
פרמטרים אופטיים
על איור. 10 מציג את מבנה העין האנושית.
הצמצם של אישון העדשה משתנה בין 2 מ"מ באור גבוה לכ-8 מ"מ ליד סף התפיסה החזותית. שינויים אלו מתרחשים בסדר גודל של עשיריות השנייה. אורך המוקד של העדשה הוא 16 מ"מ. המשמעות היא שיחס הצמצם של המערכת האופטית משתנה מ-1:2 בתאורה נמוכה ל-1:8 בתאורה גבוהה. תלות משוערת של אזור האישון ברמת התאורה מוצגת באיור. אחד עשר.
השכבה הרגישה לאור, הנקראת הרשתית, מורכבת מתאי רגישים לאור נפרדים, מוטות וחרוטים, המרוחקים כ-2 מיקרון זה מזה. הרשתית כולה - שטחה קרוב ל-10 ס"מ 2 - מכילה 10 8 אלמנטים כאלה. הקונוסים, הממוקמים בעיקר באזור הפובה, שגודלו זוויתי של כ-1°, פועלים בתאורה בינונית וגבוהה ומשדרים תחושות צבע. המוטות, אשר תופסים את רוב שטח הרשתית, פועלים עד להארה הקטנה ביותר ואין להם רגישות לצבע. קונוסים קובעים את מגבלת הרזולוציה ברמות אור גבוהות, שהיא 1-2 אינץ', שקרוב לגודל של דיסק עקיפה המקביל לקוטר אישון עדשה של 2 מ"מ. חקר תפקוד העין והמחקר האנטומי של המבנה שלו מראה שכאשר אתה מתרחק ממרכז הרשתית, המוטות משולבים לקבוצות גדולות יותר ויותר, עד כמה אלפי אלמנטים כל אחד. אור הנופל על הרשתית עובר דרך שכבה של סיבי עצב המקרינים מעצב הראייה אל הרשתית. תאים של הרשתית.
החלל בין העדשה לרשתית מלא בתווך מימי, מה שנקרא גוף זגוגי, בעל מקדם שבירה של 1.5. לפי הערכות שונות, רק מחצית מתקרית האור על העין מגיעה לרשתית. שאר האור מוחזר או נבלע.
הזמן הפיזי של הצטברות פוטונים על ידי העין נע בטווח שבין 0.1 ל-0.2 שניות וככל הנראה קרוב יותר לספרה האחרונה. זמן הצבירה הפיזי שווה ערך לזמן החשיפה בצילום. במעבר מתאורה גבוהה לסף התפיסה החזותית, זמן הצבירה גדל בלא יותר מפעמיים. ה"עבודה" של העין מצייתת לחוק ההחלפה: עם זמן חשיפה של פחות מ-0.1-0.2 שניות, התגובה שלה תלויה רק בתוצר של עוצמת האור וזמן החשיפה של האחרון.
אינדיקטורים איכותיים במהלך מאה השנים האחרונות חלה הצטברות מתמשכת של נתונים לגבי הראייה האנושית. בלקוול פרסם את המדידות העדכניות והמקיפות ביותר של יכולת העין להבחין בין כתמים בודדים בגודל ובניגודיות משתנים תחת שינויים רחבים בתאורה. על איור. איור 12 מציג את הנתונים של Blzkusll עבור טווחי הארה של 10-9 - 10-1 כבשים, ניגודיות 1 - 100% ורזולוציה זוויתית 3-100". שמאפייני העין באזור זה מוגבלים לא על ידי גורמי רעש, אלא על ידי סיבות אחרות; האחרונים קבעו את הגבול המוחלט של ההבחנה של הניגודיות של 0.5%, ואת הרזולוציה הזוויתית של 1-2 ". הגבול הגיאומטרי של הרזולוציה נקבע על ידי הגודל הסופי של המוטות והקונוסים. 13 מציג נתונים דומים שהושגו קודם לכן על ידי Konner and Ganung (1935), וגם על ידי Cobb and Moss (1928). כפי שניתן לראות, הנתונים המוצגים באיור. 12 ו-13 הם בהסכמה כללית זה עם זה. עם זאת, ההבדל המהותי הוא שלפי הנתונים של בלקוול, הביצועים אינם משתפרים כאשר הבהירות משתנה בתוך 10-2-10-1 כבשים, בעוד שלפי קוב ומוס מתרחש שיפור כזה. באיורים, הקווים העוברים מתחת לזווית של 45°, הם המאפיינים שניתן היה לצפות אילו תכונות המערכת היו מוגבלות על ידי רעש, בהתאם ליחס (1.2). על איור. נקודות הניסוי באיור 13 מתאימות למדי על הקווים הישרים המתאימים לגבולות הרעש והולכים בזווית של 45°. על איור. 12, לעיקולי הניסוי יש צורה של קווים מעוקלים שנוגעים בקווים ישרים אלה רק באזורים מוגבלים. ניתן להסביר סטיות כאלה כנראה בהשפעתן של מגבלות שאינן קשורות לרעש פוטון.? יעילות קוונטית של הראייה האנושית
כדי להעריך את היעילות הקוונטית של העין, הנתונים המוצגים באיורים. יש לבטא את 12 ו-13 במונחים של מספר הפוטונים המתרחשים על 1 cm2 של הרשתית. לשם כך, אנו מניחים שזמן הצבירה הוא 0.2 שניות, שידור העדשה הוא 0.5, ומגבלות האישון נקבעות על ידי נתוני ריב המוצגים באיור. 11. לאחר שעשינו טרנספורמציה זו, אנו מחליפים את צפיפות הפוטונים ביחס (1.3) , כתוב בצורה
C 2 *d 2 *?*n=k2=25 ,
איפה? - תשואה קוונטית של העין (יעילות קוונטית? 100*?%) - יחס אות לרעש סף קנלקח שווה ל-5.
על איור. 14 מציג את התלות של היעילות הקוונטית של העין (מחושבת מנתוני Blackwell) בבהירות של עצמים. מה שהכי בולט בתוצאות אלו הוא השינוי הקטן יחסית ביעילות הקוונטית כאשר עוצמת האור משתנה ב-8 סדרי גודל. היעילות הקוונטית היא 3% בבהירות נמוכה במיוחד ליד הסף המוחלט (בערך 10 -10 כבש) ויורד באיטיות לכ-0.5% ב-0.1 כבש.
כמובן, מדובר בשינוי של פי עשרה ביעילות. עם זאת, יש לזכור שבעבודות מוקדמות, על מנת להסביר את התופעה על ידי הסתגלות אפלה במקרים כאלה, הונח שינוי של פי 1000 או 10000 ביעילות הקוונטית. (נדון בסוגיה זו ביתר פירוט להלן.) יתרה מכך, אפילו שינוי זה פי 10 עשוי להיות מוגזם בגסות. בעת חישוב היעילות הקוונטית, הנחנו כי זמן החשיפה ומכפיל קהם קבועים, אך לפי נתונים מסוימים, בתאורה נמוכה, זמן החשיפה יכול להיות ארוך פי שניים מאשר בתאורה גבוהה. אם כן, אז היעילות הקוונטית משתנה רק בפקטור חמישה. יתר על כן, ייתכן שהמכפיל קפחות בתאורה נמוכה מאשר בתאורה גבוהה. שינוי כזה ק(לייתר דיוק, k2) יכול בקלות להוביל להופעת גורם 2 נוסף, כתוצאה מכך, מסתבר שהיעילות הקוונטית משתנה רק בפקטור 2 כאשר עוצמת האור משתנה ב- 10 8 פַּעַם.
הנקודה החשובה השנייה שיש לציין בעת ניתוח איור. 14 היא יעילות קוונטית גדולה יחסית.
על פי הערכות הקיימות בספרות, החומר הרגיש של הרשתית (רודופסין) סופג רק 10% מהאור הנכנס. אם כן, אז היעילות הקוונטית (עבור אור לבן) ביחס לאור הנבלע היא כ-60% בהארות נמוכות. לפיכך, נותר מעט מאוד מקום לשיפור במנגנון ספירת הפוטונים עצמו.
עם זאת, קשה להבין מה הסיבה לבליעה כה נמוכה (רק 10%) של האור הנוצר, שנוצר בתהליך האבולוציה. ייתכן שהמבחר המצומצם של חומרים ביולוגיים שימש את הסיבה לכך.
ניתן לייחס ירידה מסוימת ביעילות הקוונטית בתאורה גבוהה לדרישות הספציפיות החלות על מערכת המסוגלת להבחין בין צבעים. אם, כפי שמראים נתונים עדכניים, ישנם 3 סוגי קונוסים בעלי מאפיינים ספקטרליים שונים, אזי האזור הרגיש לאור עם אורך גל נתון מצטמצם בחצי בתאורה גבוהה.
ערכי היעילות הקוונטית המוצגים באיורים. 14 מהעקומה התחתונה מתייחסים לאור לבן. ידוע שהתגובה החזותית לאור ירוק גבוהה בערך פי שלושה מאשר לאותו מספר כולל של פוטונים "לבנים", כלומר פוטונים המופצים בכל הספקטרום הנראה. השימוש באור ירוק (או ירוק-כחול בתאורה נמוכה) אמור להוביל לעלייה פי שלושה ביעילות הקוונטית, כפי שמוצג באיור. 14. במקרה כזה, היעילות הקוונטית בהארה נמוכה תהיה כ-10%, והיינו צריכים להניח שהרשתית סופגת לא 10%, אלא לפחות 20% מהאור הנכנס.
יש להדגיש שוב כי היעילות הקוונטית המוצגת באיורים. 14 תלויים בבחירת הפרמטרים: זמן צבירה (0.2 שניות) ויחס אות לרעש סף ( ק= 5). הערכים של פרמטרים אלה אינם מוגדרים במדויק מספיק, במיוחד עבור נתוני Blackwell.
ייתכן שהשכלולים המתאימים יובילו לערכים גבוהים יותר של היעילות הקוונטית. לדוגמה, אם נניח שזמן הצבירה הוא 0.1 שניות, אזי היעילות הקוונטית תהיה גדולה פי שניים מאלה המוצגות באיור. 14. עם זאת, אין להשקיע מאמצים על חידוד פרמטרים אלה; האם לא עדיף לפתח טכניקת ניסוי משופרת למדידת היעילות הקוונטית שאינה תלויה בפרמטרים אלו?
שיטה מועדפת לקביעת יעילות קוונטית
כיום, קיימת טכניקה פשוטה במיוחד לקביעה אמינה למדי של היעילות הקוונטית של העין. מצלמת טלוויזיה מגבר סיליקון שפותחה לאחרונה מסוגלת לשדר תמונות ברמות תאורה נמוכות, כאשר תמונות אלו מוגבלות בבירור על ידי רעש, ליתר דיוק רעש הנובע מחלק מהפוטונים הנכנסים המיוצרים על ידי הפוטואלקטרונים על הפוטוקתודה.
חשוב שתמונות כאלה, מוגבלות רק על ידי רעשים, יאפשרו לקבוע בצורה מהימנה את היעילות הקוונטית של הפוטוקתודה. הנוהל הוא שהמתבונן ומצלמת הטלוויזיה "מסתכלים" על אותו אובייקט מואר במעומעם מאותו מרחק. הצמצם באופטיקה של המצלמה נקבע בהתאם לפתיחת אישון העין של המתבונן. ואז הצופה משווה את האובייקט המואר במעומעם הנראה לו ישירות עם התמונה על הקינסקופ של מערכת הטלוויזיה. אם המידע זהה, אזי היעילות הקוונטית של עינו של הצופה שווה ליעילות הנמדדת של הפוטוקטודה של הצינור המשדר. אם הצופה רואה יותר או פחות מהמצלמה, אזי הצמצם מותאם עד שההבדל נעלם, ולאחר מכן מחושבת היעילות הקוונטית של העין של המתבונן מהיחס בין פתחי העדשות.
היתרון העיקרי של שיטת ההשוואה זה לצד זה הוא שהיא אינה תלויה בזמן החשיפה החזותית או בבחירת יחס האות לרעש הסף המתאים. פרמטרים אלה, יהיו ערכיהם המדויקים אשר יהיו, נשארים זהים בעצם כאשר המתבונן בוחן את האובייקט עצמו ואת תמונתו על מסך הטלוויזיה, ולכן הם אינם נכללים בהשוואה. יתרה מכך, השפעת הזיכרון על זמן החשיפה האפקטיבי בשני המקרים הללו צפויה להיות זהה.
הסתפקנו בשיטה זו מכיוון שכעת היא נגישה בקלות לנסיינים המנוסים בחקר התהליך החזותי. מכשירים שונים המתאימים להשוואה שימשו הן על ידי מחבר ספר זה והן על ידי חוקרים אחרים להערכות ראשוניות של יעילות קוונטית בתאורה נמוכה. באחד הניסויים נעשה שימוש במכשיר לסריקה עם נקודת אור נעה (איור 15); J.E. Rudy השתמש בסופרורטיקון עם מגבר תמונה, ו-T.D. Reinolde השתמש במגבר תמונה רב-שלבי. כל המכשירים הללו הפיקו תמונות מוגבלות על ידי רעש פוטון, ובכל המקרים היעילות הקוונטית הוערכה בכ-10% עבור רמות אור נמוכות.
סדרת תמונות המוצגת באיור. 15 מראה מהי הכמות המקסימלית של מידע שניתן להעביר על ידי מספר נתון שונה של פוטונים. כל פוטון נרשם כנקודה נראית בדידה. המידע שאנו מקבלים מוגבל רק על ידי תנודות סטטיסטיות, המתבטאות בהכרח בעת רישום שטף פוטון. הטבלה נותנת את המספר הכולל של הפוטונים N. שהיו מכילים בתמונה אם כולה הייתה מוארת באופן אחיד בעוצמה המתאימה לאזורים הבהירים ביותר שלה.
הארות המוצגות בטבלה מחושבות בהנחה שהעין משתמשת באחד מכל עשרה פוטונים תקפים. פרמטרים נוספים נלקחו בחשבון בחישוב: זמן צבירה - 0.2 שניות, קוטר אישונים - כ-6 מ"מ. במילים אחרות, אם נחליף את העצם בגיליון לבן עם הבהירות שצוינה, נחשב את מספר הפוטונים הנכנסים לעין ב-0.2 שניות, ונחלק את המספר הזה ב-10, אז כתוצאה מכך נקבל את מספר הפוטונים N תואם לערך בהירות זה. לכן, סדרת התמונות לעיל מראה מהי כמות המידע המקסימלית שצופה יכול לקלוט בפועל בבהירות המצוינת, אם היעילות הקוונטית של תהליך הראייה שלו היא 10%, והמרחק מהאובייקט למתבונן הוא 120 ס"מ.
השוואה בין אומדנים שונים של יעילות קוונטית
לפני יותר ממאה שנה נודע כי בסף הראות המוחלט, בקושי ניתן להבחין בהבזק ממקור קטן, שבו כ-100 פוטונים פוגעים בעין. לפיכך, נקבע הגבול התחתון של היעילות הקוונטית, שהוא כ-1%. סדרה של ניסויים בוצעה לאחר מכן על ידי מספר קבוצות מחקר כדי לגלות כמה מאותם 100 פוטונים שימשו בפועל את העין. אם, למשל, העין השתמשה בכל 100 הפוטונים, אזי המעבר מחוסר ראייה לראייה יהיה חד למדי ויתרחש כאשר שטף הפוטונים גדל ל-100. אם העין השתמשה רק בכמה פוטונים, אזי המעבר יהיה מטושטש בשל האופי הכאוטי של פליטת הפוטונים. לפיכך, חדות המעבר יכולה לשמש מדד למספר הפוטונים בשימוש ומכאן ליעילות הקוונטית של העין.
הרעיון של ניסוי כזה לא היה בלי פשטות ואלגנטיות מסוימת. למרבה הצער, כתוצאה מניסויים כאלה, התברר שמספר הפוטונים המשמשים את העין במהלך תפיסת הסף משתנה בטווח רחב בין 2 ל-50. לפיכך, שאלת היעילות הקוונטית נותרה פתוחה. נראה שפיזור התוצאות שהתקבל לא מפתיע את המהנדס-מומחה בתחום האלקטרוניקה או הפיזיקה. המדידות בוצעו בסמוך לסף הנראות המוחלט, כאשר רעש ממקורות זרים בתוך העין עצמה מתערבב בקלות עם רעש שטף הפוטונים. לדוגמה, אם נעשו מדידות דומות עם מכפיל פוטו, אזי התפשטות כזו הייתה נובעת מהשפעת הרעש הקשורה בפליטת תרמיונית מהפוטוקתודה או מהתמוטטות חשמלית אקראית המתרחשת בין האלקטרודות. כל זה נכון למדידות ליד הסף המוחלט. אם, לעומת זאת, יחס האות לרעש נמדד בתאורה גבוהה בהרבה מהסף, כאשר רעש הפוטון חורג מהרעש הקשור למקורות זרים, הליך כזה נותן ערך אמין של היעילות הקוונטית. לכן התוצאות של מדידות של היעילות הקוונטית החזותית, המבוצעות בהארות החורגות משמעותית מהסף הוויזואלי המוחלט, אמינות יותר.
ר' קלארק ג'ונס ניתח את אותם נתונים שעל בסיסם התקבלה עקומת היעילות הקוונטית המוצגת באיור 1. 14. היעילות שנקבעה על ידו נמוכה, ככלל, בערך פי עשרה מאלה המוצגות באיור. ארבעה עשר; בחישובים, הוא יצא מזמן צבירה קצר יותר (0.1 שניות) וערך קטן בהרבה ק (1,2) . ג'ונס מאמין שמכיוון שהצופה צריך לבחור רק אחד משמונת המיקומים האפשריים של אובייקט הבדיקה, אז ערך כזה קמספק אמינות של 50%. מבחינה כמותית, קביעה זו, כמובן, נכונה.
השאלה העיקרית היא האם הצופים אכן מגיעים למסקנותיהם לגבי מה שהם רואים בדרך זו. אם נפנה לתמונה. 4a, אנחנו מוצאים את זה ק= 1.2 פירושו שהצופה יכול להבחין מאיזה משמונת האתרים האפשריים המבצע הוציא פוטון אחד או שניים. בדיקה פשוטה של איור. 4א מראה שזה לא אפשרי. שאלות כמו אלו מדגישות את הצורך בפיתוח שיטת מדידה שתמנע את העמימות הכרוכה בבחירת הערכים הנכונים. קאו זמן צבירה. שיטת ההשוואה זה לצד זה בין העין האנושית למכשיר אלקטרוני המוגבלת על ידי רעש פוטון, שתוארה לעיל, היא בדיוק הליך כזה וראויה ליישום הרחב ביותר האפשרי.
בהערכות המוקדמות שלו לגבי היעילות הקוונטית החזותית, גם דה פריס יצא מהכמות ק= 1, והתוצאות שלו היו נמוכות משמעותית מהערכים המוצגים באיורים. 14. דה פריס, לעומת זאת, היה מהראשונים שהצביעו על כך שניתן להסביר את כוח הרזולוציה הנצפה של העין ואת רגישות הניגודיות שלה באמצעות רעש פוטון. בנוסף, הוא, כמו מחבר הספר הזה, הפנה את תשומת הלב לעובדה שהאופי התנודתי והגרעיני של תמונות המתקבלות באור נמוך הוא עדות לדיסקרטיות האור.
בארלו נמנע במידה רבה ממחלוקת בבחירה קעל ידי מדידה עם שני כתמי אור בדיקה צמודים. מטרת ה-ITS הייתה לקבוע איזו נקודה בהירה יותר, כאשר העוצמות היחסיות של הכתמים מגוונות. כפי שמוצג בניתוח הסטטיסטי של התוצאות, שבוצע תחת ההנחה שהיכולת להבחין בבהירות מוגבלת על ידי רעש פוטון, ערכי היעילות הקוונטית של העין נעים בטווח של 5-10% עם שינוי בבהירות עד ערך גבוה פי 100 מהסף החזותי המוחלט. בארלו מתייחס לעבודתם של באומגרדט והכט, אשר מניתוח עקומת ההסתברות לגילוי ליד הסף המוחלט, השיגו יעילות קוונטית קרוב ל-7%.
לסיכום, ניתן לומר שרוב החוקרים מאמינים שהיעילות הקוונטית של העין האנושית היא בטווח של 5-10% כאשר עוצמת האור משתנה מהסף המוחלט לערך גדול ממנו פי 100. יעילות זו נקבעת עבור אורכי גל קרובים למקסימום של עקומת הרגישות של העין (אזור ירוק-כחול) ומתייחסת לאור הנופל על קרנית העין. אם נניח שרק מחצית מהאור הזה מגיע לרשתית, אזי היעילות על הרשתית תהיה 10-20%. מאחר שלפי ההערכות הקיימות, גם שיעור האור הנספג ברשתית נמצא בגבולות אלו, יעילות העין, הקשורה לאור הנספג, קרובה ל-100%. במילים אחרות, העין מסוגלת לספור כל פוטון שנקלט.
הנתונים המוצגים באיור. 14 מצביעים על נסיבות משמעותיות נוספות: באזור מסף הרגישות המוחלט ל-0.1 כבש, כלומר כאשר העוצמה משתנה בפקטור 10, היעילות הקוונטית יורדת בלא יותר מפקטור 10. בעתיד, עשוי להתברר כי גורם זה אינו עולה על 2-3. לפיכך, העין שומרת על רמה גבוהה של יעילות קוונטית כאשר עוצמת האור משתנה 10 8 פַּעַם! אנו משתמשים במסקנה זו כדי לפרש את התופעה של הסתגלות כהה והופעת רעש חזותי.
עיבוד אפל
אחד ההיבטים המפורסמים ובו בזמן המפתיעים בתהליך החזותי הוא ההסתגלות האפלה. אדם שנכנס לאודיטוריום חשוך עם רחוב עירוני מוצף באור מתגלה כעיוור ממש למספר שניות או אפילו דקות. ואז בהדרגה הוא מתחיל לראות יותר ויותר, ותוך חצי שעה הוא מתרגל לגמרי לחושך. כעת הוא יכול לראות עצמים כהים יותר מאלף מאלה שבקושי ראה בהתחלה.
עובדות אלו מצביעות על כך שבתהליך הסתגלות כהה, רגישות העין עולה יותר מאלף. תצפיות כמו אלה הביאו לחוקרים לחפש מנגנון או מודל כימי שיכול להסביר את השינויים הדרמטיים הללו ברגישות. לדוגמה, הכט הקדיש תשומת לב מיוחדת לתופעה של דהייה הפיכה של החומר הרגיש של הרשתית, מה שנקרא סגול חזותי. הוא טען כי בהארות נמוכות, הסגול החזותי אינו מושפע לחלוטין ולכן יש לו קליטה מרבית. עם התאורה הולכת וגוברת, הוא הופך ליותר ויותר דהוי, ובהתאם, סופג פחות ופחות אור בולט. האמינו שהזמן הארוך של הסתגלות כהה נובע מהמשך הארוך של תהליך החזרת הצפיפות הגבוהה של סגול חזותי. בדרך זו העין מחזירה את רגישותה.
עם זאת, מסקנות כאלה סתרו את תוצאות ניתוח הרעש של רגישות העין, שהראה כי הרגישות הפנימית של העין אינה יכולה להשתנות יותר מפי 10 מהמעבר מחושך לאור בהיר. היתרון של שיטת ניתוח הרעש היה שתוצאותיה אינן תלויות במודלים פיזיקליים או כימיים ספציפיים של התהליך החזותי עצמו. הרגישות נמדדה בקנה מידה מוחלט, בעוד שרק הטבע הקוונטי של האור והאופי הכאוטי של התפלגות הפוטונים הונח.
כיצד, אם כן, להסביר את העלייה פי אלף ואף גדולה יותר ביכולת הראייה, הנצפית בתהליך ההסתגלות האפלה? הייתה אנלוגיה מסוימת בין תהליך זה לבין פעולתם של מכשירים כגון מקלטי רדיו וטלוויזיה. אם, כאשר מכוונים את הרסיבר מתחנה חזקה לתחנה חלשה, הצליל כמעט ואינו נשמע, המאזין לוקח את כפתור בקרת הווליום ומביא את רמת הצליל של התחנה החלשה לרמה נוחה. חיוני שהרגישות של מקלט הרדיו תישאר קבועה הן בעת מעבר מתחנה חזקה לתחנה חלשה והן בעת כוונון עוצמת הקול. זה נקבע רק על ידי המאפיינים של האנטנה והצינור הראשון של המגבר. תהליך "סיבוב כפתור הווליום" אינו משנה את רגישות המקלט, אלא רק את "רמת ההצגה" למאזין. כל פעולת הכוונון מתחנה חזקה לחלשה, כולל משך תהליך התאמת הווליום, אנלוגית לחלוטין לתהליך הארוך מאוד של הסתגלות כהה חזותית.
במהלך הזמן בו מתרחשת הסתגלות כהה, גורם ההגברה של ה"מגבר" עולה כתוצאה מתגובות כימיות ל"רמת הביצועים" הרצויה. הרגישות הפנימית של העין נשארת כמעט קבועה במהלך תקופת ההסתגלות האפלה. אין לנו ברירה אלא להניח שבתהליך הראייה מעורב סוג של מגבר, הפועל בין הרשתית למוח, ושהרווח שלו משתנה בהתאם להארה: בתאורה גבוהה הוא קטן, ובתאורה נמוכה הוא גָדוֹל.
בקרת רווחים אוטומטית
המסקנה שתהליך הראייה כרוך בהכרח בקרת רווח אוטומטי נעשתה בסעיף הקודם בהתבסס על השינויים החזקים ברגישות לכאורה שאנו פוגשים בהסתגלות לחושך והקביעות היחסית של רגישות פנימית הנובעת מניתוח רעש של תהליך הראייה.
נגיע למסקנה דומה אם נשקול נתונים אחרים וישירים יותר שנמצאו בספרות. ידוע שהאנרגיה של דחף עצבי גדולה בסדרי גודל רבים מהאנרגיה של אותם פוטונים מעטים שנדרשים להפעלת דחף עצבי בסף הרגישות המוחלט. לכן, כדי ליצור דחפים עצביים, יש צורך במנגנון עם גורם הגברה גבוה בהתאם ישירות על הרשתית. היה ידוע מעבודתו המוקדמת של הארטליין על רישום חשמלי של דחפים עצביים חזותיים של סרטן פרסה, כי תדירות הדחפים העצביים אינה עולה באופן ליניארי עם עוצמת האור הולכת וגוברת, אלא רק באופן לוגריתמי. המשמעות היא שבתאורה גבוהה הרווח קטן מאשר בתאורה נמוכה.
למרות שהאנרגיה של הדחף העצבי אינה ידועה בדיוק, ניתן להעריך אותה בקירוב, בהנחה שהאנרגיה האצורה של הדחף מתאימה למתח של 0.1 וולט על פני הקיבול 10-9 F (זוהי הקיבולת של 1 ס"מ מהמעטה החיצוני של סיב העצב). אז האנרגיה החשמלית היא 10 -11 J מה יש ב 10 8 כפול האנרגיה של פוטון של אור נראה. כמובן, אנו יכולים לטעות בהערכת האנרגיה של דחף עצבי במספר סדרי גודל, אך אין בכך כדי להטיל ספק במסקנתנו כי תהליך הגברה גדול ביותר חייב להתרחש ישירות על הרשתית, ורק בשל כך, אנרגיה של מספר פוטונים יכולה לגרום לדחף עצבי.
הירידה המתקדמת בהגברה עם הגדלת עוצמת האור ניכרת בבירור בנתונים של Hartline, לפיהם תדירות הדחפים העצביים עם עוצמת האור הולכת וגוברת עולה לאט בחוק לוגריתמי. בפרט, עם הגדלת עוצמת האור ב 10 4 פעמים התדירות עולה רק פי 10. זה אומר שהרווח יורד פנימה 10 3 פַּעַם.
למרות שהתגובות הכימיות הספציפיות העומדות בבסיס תהליך ההגברה אינן ידועות, נראה שיש מעט מה להציע מלבד צורה כלשהי של קטליזה. פוטון שנקלט על ידי מולקולה של חומר רגיש (רודופסין) גורם לשינוי בתצורה שלו. השלבים הבאים בתהליך שבהם רודופסין הנרגש מפעיל השפעה קטליטית על החומר הביוכימי שמסביב אינם ברורים עדיין. עם זאת, סביר להניח שהשיפור הקטליטי יקטן עם הגדלת עוצמת האור או מספר המולקולות הנרגשות, שכן הדבר אמור להקטין את כמות החומר המזוזז לכל מולקולה נרגשת. כמו כן, ניתן להניח שקצב הדלדול של החומר המזוזז (הסתגלות לאור) גבוה בהשוואה לקצב ההתחדשות שלו (הסתגלות כהה). ידוע כי הסתגלות לאור מתרחשת תוך שבריר שנייה, בעוד שהסתגלות לחושך יכולה להימשך עד 30 דקות.
רעש ויזואלי
כפי שהדגשנו שוב ושוב, המידע החזותי שלנו מוגבל על ידי תנודות אקראיות בהתפלגות הפוטונים המתרחשים. לכן, תנודות אלה חייבות להיות גלויות. עם זאת, לא תמיד אנו מבחינים בכך, בכל מקרה, בתאורה רגילה. זה מרמז שבכל רמת תאורה, הרווח הוא בדיוק כזה שרעש הפוטונים בקושי נשמע, או, יותר טוב, כמעט בלתי ניתן להבחין. אם הרווח היה גדול יותר, אז זה לא היה נותן מידע נוסף, אלא רק יתרום להגברת הרעש. אם הרווח היה פחות, אז זה יוביל לאובדן מידע. באופן דומה, יש לבחור את הרווח של מקלט טלוויזיה כך שהרעש יהיה בסף הנראות.
למרות שרעש פוטון לא קל לזיהוי בתנאי תאורה רגילים, המחבר, בהתבסס על תצפיותיו שלו, דאג שבבהירות של כ 10 -8 -10 -7 קיר טלה מואר באופן אחיד מקבל את אותו מראה תנודתי ומגורען כמו תמונת מסך טלוויזיה בנוכחות רעש חזק. יתרה מכך, מידת הנראות של רעש זה תלויה מאוד במידת הגירוי של הצופה עצמו. זה נוח לעשות תצפיות כאלה ממש לפני השינה. אם במהלך תצפיות נשמע צליל בבית, המבשר את הופעתו של מבקר בלתי צפוי או לא רצוי, אזי זרימת האדרנלין גדלה באופן מיידי ובמקביל ה"נראות" של הרעשים עולה בצורה ניכרת. בתנאים אלו, מנגנוני שימור עצמי גורמים לעלייה בגורם ההגברה של תהליך הראייה (ליתר דיוק, משרעת האותות המגיעים מכל אברי החישה) לרמה המבטיחה תפיסה מלאה של מידע, כלומר לרמה שבה רעש נצפה בקלות.
כמובן, תצפיות כאלה הן סובייקטיביות. דה פריס הוא אחד הבודדים שמלבד מחבר ספר זה, העיז לפרסם את תצפיותיו ההשוואתיות. עם זאת, חוקרים רבים בשיחות פרטיות סיפרו למחבר על תוצאות דומות.
ברור שדפוסי הרעש המתוארים לעיל נובעים משטף הפוטונים המתרחש, מכיוון שהם נעדרים באזורים ה"שחורים לחלוטין" של התמונה. מספיקה נוכחותם של כמה אזורים מוארים כדי להגדיר את הרווח לרמה שבה אזורים אחרים, כהים הרבה יותר, נראים שחורים לחלוטין.
מצד שני, אם המתבונן נמצא בחדר חשוך לחלוטין או שעיניו עצומות, אין לו תחושה חזותית של שדה שחור אחיד. במקום זאת, הוא רואה סדרה של דימויים אפורים חלשים ומרגשים, שלעתים קרובות התייחסו אליהם בספרות הקודמת תחת השם "sentchll"; , כלומר, כמשהו המתעורר בתוך מערכת הראייה עצמה. שוב, מפתה לעשות רציונליזציה של תצפיות אלה בהנחה שבהיעדר תמונת אור אמיתית שתוביל לביסוס ערך מסוים של הרווח, האחרון מגיע לערך מרבי בחיפוש אחר מידע חזותי אובייקטיבי. עם הגברה כזו, מזוהים רעשים של המערכת עצמה, אשר, ככל הנראה, קשורים לתהליכי עירור תרמית ברשתית או מתעוררים בחלק כלשהו של מערכת העצבים המרוחק ממנה.
ההערה האחרונה נוגעת, במיוחד, לתהליך הגברת תחושות הראייה, הנאמר מתרחש כתוצאה מצריכה של חומרים שונים הגורמים להזיות. סביר מאוד שההשפעות שנוצרות על ידי חומרים אלו נובעות מעלייה ברווח של מגבר חזק הממוקם ברשתית עצמה.
כפי שכבר ציינו, המצב הרגשי הקשור למתח כלשהו או תשומת לב מוגברת של המתבונן מוביל לעלייה משמעותית בהגברה.
תמונות אפטר
קיומו של מנגנון בקרת רווח ברשתית מספק הסבר ברור לתצפיות השונות שבהן אדם מביט באובייקט בהיר ואז מעביר את מבטו לקיר אפור נייטרלי. יחד עם זאת, ברגע הראשון, אדם עדיין רואה תמונת מעבר מסוימת, שלאחר מכן נעלמת בהדרגה. לדוגמה, אובייקט בהיר בשחור-לבן נותן תמונת מעבר נוספת (תמונת אפטר) בצורה של נגטיב צילומי של המקור. אובייקט אדום בוהק נותן צבע נוסף - ירוק. בכל מקרה, בחלק של הרשתית שבו נופלת התמונה של עצם בהיר, הרווח מצטמצם, כך שכאשר מוצג משטח אחיד על הרשתית, האזורים הבהירים בעבר של הרשתית נותנים אות קטן יותר למוח והתמונות המופיעות עליהם נראות כהות יותר מהרקע שמסביב. הצבע הירוק של תמונת האחורי של עצם אדום בוהק מראה שמנגנון ההגברה לא רק משתנה באופן מקומי באזורים שונים של הרשתית, אלא גם פועל באופן עצמאי עבור שלושת ערוצי הצבע באותו אזור. במקרה שלנו, הרווח עבור הערוץ האדום הצטמצם לרגע, וכתוצאה מכך הופיעה תמונה צבעונית משלימה על הקיר האפור הנייטרלי.
ראוי לציין שתמונות לאחר לא בהכרח תמיד שליליות. אם, מסתכלים על חלון מואר, עוצמים את עיניכם, ואז פותחים אותן מיד לזמן מה, כאילו משתמשים בתריס צילום, ואז סוגרים אותן שוב בחוזקה, אז בתוך כמה שניות או אפילו דקות התמונה שלאחר מכן תהיה חיובי (לפחות בהתחלה). זה די טבעי, מכיוון שזמן ההתפרקות של כל תהליך פוטו-עירור במוצק הוא סופי. ידוע שהעין צוברת אור למשך 0.1-0.2 שניות, כך שהזמן הממוצע של עירור הפוטו שלה צריך גם להיות 0.1-0.2 שניות, ובמשך פרק זמן של בערך שניות, הפוטו-עירור יורד לרמה הולכת וקטנה יותר, התמונה האחורית נשארת גלויה כאשר הרווח ממשיך לגדול לאחר שאנו עוצמים את עינינו. אם כמות קטנה של אור תועה חודרת לעין בזמן בהתבוננות בתמונה חיובית, תמונה זו הופכת מיד לשלילית מהסיבות שניתנו בסעיף הקודם כאשר אור חיצוני מופיע או נעלם, אנו יכולים לעבור מהחיובי לאחר תמונה אלקטרונית לשלילה ולהיפך. אם בחדר חשוך מסתכלים על קצה סיגריה דולקת הנעה במעגל, אזי הקצה המואר ייתפס כרצועת אור באורך סופי בשל האינרציה של התפיסה החזותית (תמונה לאחר חיובית). במקרה זה, לתמונה הנצפית, כמו כוכב שביט, יש ראש אדום בוהק וזנב כחלחל. ברור שלמרכיבים הכחולים של אור הסיגריות יש יותר אינרציה מאשר לאדומים. אנו יכולים לראות אפקט דומה כאשר אנו מסתכלים על קיר אדמדם: כאשר הבהירות פוחתת לרמה מתחת לערך 10 -6 כבש הוא מקבל גוון כחול. ניתן להסביר את שתי סדרות התצפיות על ידי הנחה שהרווח עבור כחול מגיע לערכים גבוהים יותר מאשר עבור אדום; כתוצאה מכך, תפיסת הצבע הכחול נשמרת לרמות נמוכות יותר של עירור רשתית מאשר אדום.
נראות של קרינה באנרגיה גבוהה
תפיסה חזותית יזומה על ידי עירור אלקטרוני של מולקולות. לכן, אפשר להניח את קיומו של סף אנרגיה מסוים, אבל, באופן כללי, לא נשלל שקרינה עתירת אנרגיה תגרום גם למעברים אלקטרוניים ותהיה גלויה. אם המעבר שגורם לעוררות חזותית הוא תהודה חדה בין שתי רמות אנרגיה אלקטרוניות, אזי פוטונים באנרגיה גבוהה יותר לא יעוררו ביעילות את המעבר הזה. מצד שני, אלקטרונים או יונים בעלי אנרגיה גבוהה יכולים לעורר מעברים על פני טווח אנרגיה רחב, ואז הם צריכים להיות גלויים, מכיוון שהם משאירים אזורים צפופים של עירורים ויונים בדרכם. במאמר קודם שדן בבעיות הנראות של קרינה עתירת אנרגיה, הביע המחבר הפתעה מהעובדה שעד כה איש לא דיווח על תצפיות חזותיות ישירות של קרניים קוסמיות.
נכון להיום, ישנם כמה נתונים הנוגעים לבעיית הנראות של קרינה במגוון רחב של אנרגיות גבוהות. קודם כל, כבר ידוע שהגבול האולטרה סגול נובע מספיגה בקרנית. אנשים שמסיבה זו או אחרת הסירו את הקרנית או הוחלפו בחומר שקוף יותר יכולים לראות קרינה אולטרה סגולה.
רבות דובר על היכולת לראות קרני רנטגן בשלבים המוקדמים של מחקר רנטגן. הפרסומים בתחום זה פסקו כאשר נודעו ההשפעות המזיקות של קרני רנטגן. תצפיות מוקדמות אלו היו שנויות במחלוקת מכיוון שלא נותר ברור אם קרני רנטגן מעוררות את הרשתית ישירות או באמצעות עירור של פלואורסצנטיות בזגוגית. כמה ניסויים מאוחרים ומדויקים יותר מצביעים על כך שיש עירור ישיר של הרשתית; לכך, במיוחד, עדות התפיסה של צללים חדים מחפצים אטומים.
האפשרות של תצפית חזותית בקרניים קוסמיות אושרה כעת על ידי סיפוריהם של אסטרונאוטים שראו פסים והבזקי אור כאשר תא החללית היה בחושך. עם זאת, עדיין לא ברור אם זה קשור ישירות לעירור הרשתית או ליצירת צילומי רנטגן בגוף הזגוגית. קרניים קוסמיות יוצרות עקבות צפופה של עירור בכל גוף מוצק, ולכן זה יהיה מוזר אם הן לא יכלו לגרום לעירור ישיר של הרשתית.
חזון ואבולוציה
היכולת של תאים חיים לספור פוטונים, או לפחות להגיב לכל פוטון, עלתה בשלב מוקדם בהתפתחות חיי הצומח. היעילות הקוונטית של פוטוסינתזה מוערכת עבור אור אדום בכ-30%. בתהליך הפוטוסינתזה, האנרגיה של הפוטונים משמשת ישירות בתגובות כימיות מסוימות. זה לא מתעצם. הצמח משתמש באור לצורך תזונה, אך לא לצורך מידע, למעט השפעות הליוטרופיות וסנכרון שעון ביולוגי.
השימוש באור לקליטת מידע פירושו שיש ליצור מגבר מורכב ביותר ישירות על הקולטן, עקב כך מומרת אנרגיית הפוטון הזניחה לאנרגיה גדולה בהרבה של דחפים עצביים. רק כך העין מסוגלת להעביר מידע לשרירים או למוח. נראה שמגבר כזה הופיע בשלבים המוקדמים של התפתחות חיי בעלי החיים, שכן רבים מהחיות הפשוטות ביותר חיות בחושך. כתוצאה מכך, אמנות ספירת הפוטונים נשלטה הרבה לפני הופעת האדם.
ספירת הפוטונים, כמובן, הייתה הישג משמעותי בתהליך האבולוציוני. זה גם התברר כשלב הקשה ביותר בפיתוח מערכת הראייה. הישרדות הייתה צריכה ערובה לכך שניתן יהיה לרשום את כל המידע הזמין. עם ערבות כזו, נראה כי התאמת מערכת הראייה לצרכים הספציפיים של בעל חיים מסוים היא הצלחה קלה ומשנית.
עיבוד זה לבש מגוון רחב של צורות. נראה שרובם נובעים מסיבות ברורות. ניתן כאן רק כמה דוגמאות על מנת לאשר את הקשר ההדוק בין פרמטרים אופטיים לתנאי החיים של בעל החיים.
מבנה הרשתית של ציפורים יומיות, כמו הנץ, דק פי כמה מזה של בעלי חיים ליליים, כמו הלמור. ברור שלנץ המעופף גבוה יש רזולוציה גבוהה יותר של מערכת הראייה ומבנה רשתית דק יותר בהתאם המוצדק על ידי הבהירות הגבוהה של ההארה באמצע היום. יתרה מכך, בחיפוש אחר עכבר השדה, הנץ בהחלט זקוק ליותר פרטים בתמונה החזותית. מצד שני, הלמור, באורח חייו הלילי, מתמודד עם רמות אור נמוכות כל כך עד שהתמונות החזותיות המוגבלות ברעש הפוטון הן גסות גרגירים ואינן דורשות יותר ממבנה רשתית גס. ואכן, בעוצמת אור כה נמוכה, יתרון לעדשות עם צמצם גדול (f/D) = 1.0, אם כי עדשות אלו חייבות לתת בהכרח איכות תמונה אופטית ירודה (איור 16).
עקומת הרגישות הספקטרלית של העין האנושית תואמת היטב את ההפצה המקסימלית של אור השמש (5500A). בשעת בין ערביים, הרגישות המרבית של העין עוברת ל-5100 A, התואמת את הגוון הכחלחל של האור שמפזר השמיים לאחר השקיעה. אפשר לצפות שהרגישות של העין צריכה להשתרע לאזור האדום, לפחות עד אורך הגל שבו העירור התרמי של הרשתית מתחיל להתחרות בפוטונים הנכנסים מבחוץ. לדוגמה, בסף חזותי מוחלט של 10 -9 כבשים, הרגישות הספקטרלית של העין יכולה להגיע לכ-1.4 מיקרומטר, כאשר תחרות כזו כבר הופכת משמעותית. עדיין לא ברור מדוע גבול הרגישות של העין הוא בעצם 0.7 מיקרומטר, אלא אם מגבלה זו נובעת מהיעדר חומר ביולוגי מתאים.
זמן הצטברות המידע על ידי העין (0.2 שניות) תואם היטב את זמן התגובה העצבית והשרירית של המערכת האנושית כולה. קיומה של עקביות כזו מאושרת על ידי העובדה שמצלמות טלוויזיה שתוכננו במיוחד עם זמן הרפיה של 0.5 שניות או יותר הן בבירור לא נוחות ומעצבנות לשימוש. יתכן שאצל ציפורים זמן הצטברות המידע החזותי קצר יותר בשל ניידותן הגדולה יותר. אישור עקיף לכך עשוי להיות העובדה שכמה טרילים או סדרות של תווים של ציפור "שרים" כל כך מהר שהאוזן האנושית תופסת אותם כמקהלה.
קיימת התאמה קפדנית בין קוטר המוטות והקונוסים של העין האנושית לבין קוטר דיסקת הדיפרקציה ברגע שפתח האישון קרוב לערכו המינימלי (כ-2 מ"מ), המתבסס בעוצמות אור גבוהות. . בבעלי חיים רבים, האישונים אינם עגולים, אלא דמויי חריץ בצורתם והם מכוונים בכיוון אנכי (לדוגמה, נחשים, תנינים) או אופקיים (לדוגמה, עיזים, סוסים). החריץ האנכי מספק חדות תמונה גבוהה, מוגבל לקווים אנכיים על ידי סטיות עדשה, ולקווים אופקיים על ידי אפקטים של עקיפה.
ניסיונות להסביר בצורה משכנעת את יכולת ההסתגלות של פרמטרים אופטיים אלה לאורח החיים של בעלי חיים מסוימים מוצדקים לחלוטין. .
מערכת הראייה של הצפרדע היא דוגמה בולטת להסתגלות לאורח חייה. הקשרים העצביים שלו מסודרים בצורה כזו להבליט את תנועותיהם של זבובים מושכים לצפרדעים ולהתעלם ממידע חזותי זר. אפילו במערכת הראייה האנושית, אנו מבחינים ברגישות מעט מוגברת של הראייה ההיקפית לאור מרצד, מה שכמובן יכול להתפרש כמערכת אבטחה להתריע מפני סכנה מתקרבת.
נסיים את הנימוקים שלנו בהערה קצת "תוצרת בית". מצד אחד, הדגשנו שהעין האנושית התקרבה לגבול בשל אופיו הקוונטי של האור. מצד שני, יש למשל את הביטוי "רואה כמו חתול", שמשמעותו שהרגישות החזותית של חתולת הבית בהרפתקאותיה הליליות גדולה בהרבה משלנו. נראה שיש ליישב את שתי האמירות הללו, ולציין שאם נחליט להסתובב בלילה על ארבע, נרכוש את אותה יכולת ניווט בחושך כמו שיש לחתול.
אז, היעילות הקוונטית של העין האנושית משתנה מכ-10% בתאורה נמוכה לכמה אחוזים בתאורה גבוהה. טווח הארה הכולל שבו פועלת מערכת הראייה שלנו משתרע 10 -10 כבשים בסף מוחלט של עד 10 כבשים באור שמש בהיר.
יש משפר ביוכימי ישירות על הרשתית עם גורם הגברה כנראה יותר 10 6 , אשר ממירה את האנרגיה הקטנה של פוטונים תקפים לאנרגיה גדולה בהרבה של דחפים עצביים חזותיים. הרווח של מגבר זה משתנה עם האור, פוחת ברמות אור גבוהות. שינויים אלו מסבירים את תופעת ההסתגלות האפלה ומספר השפעות הקשורות להופעת תמונות אפטר. מערכת הראייה של בני אדם ובעלי חיים משמשת עדות לאבולוציה והסתגלותם לתנאים חיצוניים.
מאמר מתוך הספר:.
עובדות חריגות ומעניינות על העיניים והראייה של אדם הן העובדות הרפואיות המעניינות ביותר - בעזרת העיניים, אדם קולט עד 80% מידע שהתקבל מבחוץ.
העובדה הכי יוצאת דופן ומעניינת לגבי העיניים והראייה היא שאדם רואה את העולם סביבו לא עם העין, אלא עם המוח, תפקידה של העין הוא אך ורק לאסוף את המידע הדרוש על העולם מסביב במהירות של 10 יחידות מידע בשנייה. המידע שנאסף על ידי העיניים מועבר הפוך(עובדה זו הוקמה ונחקרה לראשונה בשנת 1897 על ידי הפסיכולוג האמריקאי ג'ורג' מלקולם סטראטון ונקראת היפוך) דרך עצב הראייה אל המוח, שם בקליפת הראייה היא מנותחת על ידי המוח ומוצגת בצורה מלאה.
ראייה מטושטשת או מטושטשת נגרמת לרוב לא מבעיית עיניים, אלא מבעיה בקליפת הראייה של המוח.
בן אנוש - הדבר היחידיצור על הפלנטה שיש לו חלבונים.
העין האנושית מכילה שני סוגי תאים - ו. קונוסים רואים באור בוהק ומבחינים צבעים, רגישות המוטות נמוכה ביותר. בחושך, מקלות מסוגלים להסתגל לסביבה חדשה, הודות להם לאדם יש ראיית לילה. הרגישות האישית של המקלות של כל אדם מאפשרת לראות בחושך בדרגות שונות.
עין אחת מכילה 107 מיליון תאים, כולם רגישים לאור.
רק 16% מהתפוח נראה בארובת העין.
קוטר גלגל העין של מבוגר ~24 מ"מ ומשקלו 8 גרם. עובדה מעניינת: פרמטרים אלה זהים כמעט לכל האנשים. בהתאם למאפיינים האישיים של מבנה הגוף, הם יכולים להיות שונים בשבריר של אחוז. לתינוק שזה עתה נולד יש קוטר תפוח של ~18 מילימטרים ומשקל של ~3 גרם.
חלקיקים מתפתלים בעיניים נקראים צפים. צפים הם צללים המוטלים על הרשתית על ידי חוטים מיקרוסקופיים של חלבון.
קשתית העין האנושית מכילה 256 מאפיינים ייחודיים(טביעות אצבע - 40) וחוזרות בשני אנשים בהסתברות של 0.002%. באמצעות עובדה מעניינת זו, רשויות המכס של בריטניה וארה"ב החלו להציג זיהוי קשתית בשירותי ביקורת הדרכונים.
כאשר עומסים משמעותיים מונחים על הראייה, מתרחשת עבודת יתר כללית של הגוף, זהה ללחץ. עקב עבודת יתר מתפתחים כאבי ראש חריפים (חריפים), ומופיעה תחושת עייפות.
ויטמין A (בטא-קרוטן), המצוי בגזר, חשוב לבריאות הכללית, עם קשר ישיר בין אכילת ירק לשיפור הראייה. חָסֵר. האמונה בתועלת של גזר לראייה הונחה על ידי הבריטים במהלך מלחמת העולם השנייה, כאשר הומצא המכ"ם התעופתי האחרון, שאפשר לטייסים בריטים לזהות ביעילות מטוסים גרמניים בחושך ובלילה. על מנת להסתיר את קיומה של טכנולוגיה זו, הפיקוד של חיל האוויר הבריטי (Royal Air Force, RAF) הפיץ דיסאינפורמציה שהייתה מעניינת לאויב שטייסים בריטים זיהו כלי טיס בלילה הודות לשימוש בגזר: שימוש ב- דיאטת גזר שיפרה את ראיית הטייסים.
ללבוש צמוד יש השפעה שלילית על הראייה האנושית. בגדים צמודים מעכבים את זרימת הדם, מה שמשפיע על כל האיברים, כולל העיניים.
הדרך הקלה ביותר לבחון את הראייה שלך היא לחפש את קבוצת הכוכבים אורסה מז'ור בשמיים בלילה. אם אתה יכול לראות כוכב קטן בידית של דלי קבוצת הכוכבים ליד הכוכב האמצעי, אז הראייה צריכה להיחשב לחדות נורמלית.
עובדות מעניינות על החזון של אנשים מפורסמים
לאנשים פופולריים, שחקנים ופוליטיקאים, למרות עושר והצלחה, לא תמיד יש ראייה טובה. במקרים מסוימים, עם ראייה מושלמת, הם מדגישים שזה לא מספיק טוב. אספנו עבורכם את העובדות הכי יוצאות דופן, סקרניות ומעניינות על החזון של אנשים מפורסמים.
לדוגמה, הנשיא השלישי של אלי לילי (היצרנית המובילה בעולם של תרופות לחולים ולחולים), שבמסגרתו זכתה החברה להצלחה אדירה ונכנסה לעשר חברות התרופות הגדולות בעולם, היה היחידנציגה של משפחת לילי, שהצטיינה בראייה ירודה והרכיבה משקפיים.
רטיית העיניים של נלסון
עובדה מעניינת מסיפור עיניו של האדמירל הבריטי הגדול הורציו נלסון. נלסון באמת נפגעבעין ימין (במהלך המצור על מבצר קלווי ב-1794), וכמעט הפסיק לראות אותם, אך כלפי חוץ העין לא נפגעה, הצורך לענוד תחבושת נעדר לחלוטין. מעניין, הכל לכל החייםפורטרטים, נלסון מוצג ללא רטיית העיניים שהופיעה על תמונותיו ובגלגולי סרטים לאחר מותו. כפי שהגו המחברים, רטיית העיניים הייתה אמורה לאשר לצופה את העובדה שנלסון היה אדם חזק, בעל רצון ואמיץ.
אדמירל נלסון נראה לראשונה עונד טלאי על עינו הימנית בסרט ליידי המילטון (1941), בבימויו של אלכסנדר קורד ובכיכובו של לורנס אוליבייה.
עובדה על המראה של רספוטין
עובדה היסטורית ידועה: גריגורי אפימוביץ' רספוטין, החביב על משפחתו של הצאר ניקולאי השני, אימן את עיניו, והשיג מבט אקספרסיבי. על פי ההכרה של אחרים, האנשה של הנוקשות והחוזק של רספוטין הייתה בדיוק המראה ה"כבד", המהפנט, שבזכותו טען רספוטין את כוחו בעת תקשורת עם אנשים.
יש הרבה עובדות מעניינות על השחקנית הבריטית-אמריקאית אליזבת רוזמונד טיילור. אליזבת טיילור הייתה הראשון אי פעםאישה הוליוודית, שָׁלוֹשׁ פַּעֲמִיםהעניקה את פרס סרט האוסקר היוקרתי, וכן השחקנית הראשונה בתולדות הקולנוע שקיבלה תשלום עבור השתתפות בסרט בסכום של מיליון דולר. אבל אנחנו הכי מתעניינים בעובדה על העיניים של טיילור: לשחקנית הייתה שורה כפולה של ריסים. אנומליה מעניינת זו נקראת דיסטיכיאזיס ( דיסטכיאזיס). אנומליה שבה נרשמת עובדת הופעתה של שורה נוספת של ריסים מאחורי ריסים שגדלים בדרך כלל, היא בדרך כלל תוצאה של מוטציה גנטית. במקרים מסוימים, הריסים צומחים ישירות לתוך הקרנית.
מחזור החיים של ריס הוא לא יותר מחמישה חודשים, ולאחר מכן הוא, גוסס, נושר. על העפעפיים העליונים והתחתונים של העין האנושית - 150 ריסים.
השחקן האמריקאי, הבמאי, המפיק, התסריטאי, המועמד שלוש פעמים לאוסקר ג'וני דפ עיוור כמעט בעינו השמאלית וקצר ראייה בימין. עובדה מעניינת זו על החזון שלו, אמר השחקן בראיון למגזין הרולינג סטון ביולי 2013. לדברי ג'וני דפ, בעיות ראייה רודפות אותו מאז ילדותו המאוחרת, מגיל חמש עשרה בערך.
העובדה המעניינת הזו היא שמסבירה את הסיבה שבגללה לרוב הגיבורים של דפ יש בעיות ראייה ומרכיבים משקפיים.
עובדה על עיני ג'וליה רוברטס
ב-2001, בראיון למגזין פלייבוי, סיפרה שחקנית הקולנוע האמריקאית ג'וליה רוברטס לקוראים עובדה מעניינת על עיניה: כשהיא עצבנית, דמעות זולגות מעינה השמאלית.
עובדה משקפיים טימושנקו
פוליטיקאי אוקראיני ידוע, מדינאי, ראש ממשלה לשעבר, ולמעשה, מנהיגת אוקראינה יוליה ולדימירובנה טימושנקו מרכיבה משקפיים. יחד עם זאת, ליוליה טימושנקו יש ראייה מצוינת, היא לא סובלת מרוחק ראייה או קוצר ראייה. העובדה של הרכבת משקפיים במקרה זה מוסברת על ידי שמירה על התמונה.
עובדה מעניינת על חזונו של נשיא הרפובליקה של בלארוס אלכסנדר גריגורייביץ' לוקשנקו. לנשיא הרפובליקה של בלארוס יש רוחק ראייה של 2.5 דיופטר, בעוד שאין אף אחדתמונה רשמית, שבה נלכד המנהיג הבלארוסי במשקפיים (למעט משקפי שמש), עובדה מעניינת זו על חזונו של אלכסנדר לוקשנקו אינה מפורסמת רשמית. מפקד הכוחות המזוינים של מדינת בעלות הברית מסתדר מצוין בלי משקפיים, והוא יורה מצוין. ניתן להניח בעקיפין את קיומה של רוחק הראייה של אלכסנדר לוקשנקו על ידי עובדות וידאו מעניינות: הנשיא קורא בקלות טקסטים רחוקים מספיק מעיניו, מטפל בנשק בביטחון מלא. זה די ברור שהוא לחלוטין לא צריך מראה אופטי בעת הצילום.
עובדות על לקות ראייה ומחלות עיניים
ישנן מספר עובדות מעניינות יוצאות דופן הקשורות במישרין או בעקיפין הן למחלות עיניים והן למצבים אחרים הגורמים לליקוי ראייה.
פפירוס האברס, שהתגלה על ידי האגיפטולוג והסופר הגרמני גאורג מוריץ אברס בתבאס (מצרים העליונה) בחורף 1872/1873, מזכיר עובדה רפואית מעניינת על אודות "פתיחת הראייה באישונים מאחורי העיניים", שממנו ניתן לשער: הרפואה המצרית העתיקה ידעה על האפשרויות להסרת קטרקט (עננת עדשת העיניים).
קטרקט (מחלת עיניים הקשורה לערפול העדשה) הוא תוצאה של ההזדקנות הפיזיולוגית של הגוף. כל האנשיםנוטים לקטרקט המתפתחים בין הגילאים 70 עד 80. מרגע שמופיעים הסימנים הראשונים לקטרקט ועד לרגע שבו יש צורך להתחיל את הטיפול בו, חולפות 10 שנים.
אפאקיה הוא מצב המאופיין בהיעדר העדשה, שבו אנשים רואים את הספקטרום האולטרה סגול של האור ככחול לבנבן או סגול לבנבן.
הרפס של העין מקובע פנימה 98% אנשים מעל גיל 60.
במקרים חריגים, עקב פגם באוזן הפנימית, רגישותו מוגברת עד כדי כך שאדם מסוגל לשמוע קולם של גלגלי עיניים מתגלגלים.
אם בתמונה עם פלאש רק עין אחת אדומה- עובדה זו מצביעה על ההסתברות להימצאות של . פתולוגיה זו ניתנת לריפוי.
לוקוקוריה (עין חתול) הוא מצב חריג המאופיין בבוהק לבן בצורה חריגה בעיניים. לוקוקוריה מתבטאת לרוב בילדים ומעידה על מספר מחלות: רטינובלסטומה, טוקסוקריאסיס, קטרקט. אבחון מוקדם של לוקוקוריה מורכב מצילום העין. אם עין אחת בתמונה אדומה (אפקט עיניים אדומות), והשנייה זורחת בלבן, שילוב זה הוא סימן ללוקוקוריה.
עובדת הסכיזופרניה באדם מאובחנת עם דיוק של 98 % בבדיקת תנועת עיניים רגילה.
גלאוקומה (עכירות כחולה של העין, קבוצה של מחלות עיניים המאופיינות בעלייה בלחץ התוך עיני), שבץ ומחלות נפוצות אחרות מובילות להופעת כתמים עיוורים בעיניים.
בַּרקִית לא מוביללליקוי ראייה חמור, שכן המוח והעיניים מסוגלים להסתגל לסביבה זו ולתרום להעלמת כתמים עיוורים. הנקודה העיוורת בעין הפגועה מדוכאת, הבריא מפצה על ליקוי ראייה.
גלאוקומה עם סגירת זווית (לחץ תוך עיני מוגבר כתוצאה מהפרה של יציאת ההומור המימי דרך מערכת הניקוז של העין) עשויה להיות מלווה בהופעת הקאות, כאבי ראש, בחילות, בעוד שהמטופל אינו מתלונן על כאבים. העין. מעניין לציין כי התקף חריף של גלאוקומה מסוג סגירת זווית יכול להיות מסווג לעיתים קרובות כמחלת קיבה חריפה, מיגרנה, כאבי שיניים, שפעת ודלקת קרום המוח, מאחר שההתקף מלווה בתסמינים האופייניים למחלות ולמצבים אלו.
סוכרת מסוג 2, המתפתחת ללא תסמינים לאורך החיים, מאובחנת בתחילה במהלך בדיקת עיניים. בסוכרת מסוג 2 מתגלים שטפי דם מכלי דם בחלק האחורי של העין.
אנשים הסובלים מדיכאון בֶּאֱמֶתתופסים את העולם סביבם בגוונים עמומים (גוונים קודרים). עם תסמינים של דיכאון, הרשתית מגיבה פחות לגירוי על ידי הצגת תמונות מנוגדות.
עיוורון צבעים מולד חָשׁוּך מַרפֵּאויכול לעבור בירושה. אנשים עם קרובי משפחה עיוורי צבעים צריכים לפנות לייעוץ גנטי במרכז לתכנון משפחה לפני שמביאים להריון.
פזילה - הפרה מולדת או נרכשת של ההקבלה של צירי הראייה של העיניים על ידי בני המאיה נחשבה לסימן של יופי. המאיה בְּיוֹדְעִיןפיתחה פזילה בילדים על ידי קשירת כדור גומי אליהם באזור גשר האף בגובה העיניים.
מדינה קטנה יחסית - ישראל, נמצאת במקום השלישי בעולם (אחרי ארה"ב וגרמניה) מבחינת מספר ניתוחי העיניים שבוצעו. עובדה זו אינה אומרת כלל שלישראלים יש ראייה לקויה: הרפואה הישראלית כל כך חזקה וסמכותית, עד שמטופלים מכל רחבי כדור הארץ פונים לעזרה רפואית. ~ 30% מפעולות תיקון הראייה מבוצעות בשתי מרפאות "" ו.
אם כבר מדברים על טיפות עיניים, אי אפשר שלא להזכיר את ההיסטוריה המוזרה של התפתחות חומר העיניים Okomistin (המרכיב הפעיל Miramistin). הפיתוח של Miramistin החל בברית המועצות בשנת 1973 במסגרת התוכנית "ביוטכנולוגיות חלל". על המדענים הוטל לפתח חומר חיטוי אוניברסלי שניתן להשתמש בו בתנאים של תחנות מסלול (החלל הסגור של תחנות חלל ראויות למגורים, טמפרטורה ולחות קבועים הם סביבה אידיאלית להתרבות של מיקרואורגניזמים פתוגניים). באותה תקופה לא היה סוכן אנטי-מיקרוביאלי אוניברסלי, לרפואה היו מגוון שלם של תרופות, שכל אחת מהן פעלה על סוג נפרד של מיקרואורגניזמים.
מעניין שפיתוח תרופה חדשה נמשך 15 שנים והסתיים בניצחונם של מדענים סובייטים שיצרו את התרופה BH-14, שנקראה לימים Miramistin. Miramistin נמצא בשימוש נרחב הן ברוסיה והן בחו"ל. במיוחד למען רפואת העיניים נוצרה תרופה אנלוגית המבוססת על מירמיסטין - Okomistin, המשמשת כיום למספר מחלות עיניים, ביניהן. באופן מוזר, Okomistin הוא כל כך תכליתי שהוא יכול לשמש גם כטיפות אוזניים.
תרופה אוניברסלית אחרת, שיוצרה בעבר בצורה של ג'ל עיניים, וכיום נעשה בה שימוש נרחב לדליות, כולל התרופה Actovegin, מעניינת יותר לא להיסטוריה של הבריאה (למרות שהיא פותחה כבר יותר מחמש שנים), אבל עבור החומר הפעיל. הבסיס של Actovegin הוא המודיאליזט דה-פרוטאיני (משוחרר מחלבון) המתקבל מדם העגלים.
עובדות על דמעות ובכי
העובדה המעניינת ביותר לגבי עיניים אנושיות היא שכאשר העיניים מתחילות להתייבש, הן מתחילות להתייבש לשחרר לחות. הדמעה המופרשת מבלוטות הגרדר או הדמעות מורכבת משלושה מרכיבים: שומן, ריר ומים, בפרופורציות מסוימות. אם הפרופורציות המתאימות מופרות, העיניים מתייבשות, המוח נותן פקודה לבלוטה לשחרר דמעות, האדם מתחיל לבכות.
עובדה מפתיעה: עיניו של תינוק שזה עתה נולד לא מייצריםדמעות לפני שהגיע לגיל 6 עד 8 שבועות.
בבכי חזק, דמעות נכנסות לאף דרך ערוץ ישיר. עובדה זו מסבירה את הביטוי "אל תפזר נזלת".
האישה הממוצעת בוכה 47 פעמים בשנה, גבר 7.
לאסטרונאוטים אין את היכולת לבכות בחלל. דמעות עקב כוח הכבידה מתאספות לכדורים קטנים ועוקצות את עיניך.
עובדות על עיניים וכלי נשק
עובדה מעניינת על העיניים הקשורות לנשק ואופטיקה: האפקט המסנוור של האור מגיע לעוצמתו המקסימלית בחלק הכחול של הספקטרום. מסיבה זו, בעת ירי בנשק חם, משתמשים במשקפי מגן עם עדשות צהובות, המפחיתות את האפקט המסנוור של הבזק האש ב-30% בעת הירי.
נשק לייזר לא קטלני (אקדח) שנועד להשמיד אלמנטים של מערכות אופטיות ועיניים אנושיות פותח על ידי ברית המועצות בשנת 1984 על ידי קבוצת מעצבים בראשות ויקטור סמסונוביץ' סולקוולידזה. הנשק נועד לשימוש בחלל להגנה עצמית של אסטרונאוטים במהלך המלחמה הקרה. עובדה ידועה: טווח האפקט המסנוור על העיניים הוא 20 מטר.
תפיסות מוטעות לגבי עיניים וראייה
זוהי תפיסה מוטעית שתהליך העישון (או ליתר דיוק, עשן הטבק) אינו משפיע על הראייה בשום צורה. העובדה היא שהעיניים דורשות אספקת דם משמעותית, והחומרים הקיימים בעשן הטבק עוזרים להפחית את אספקת הדם לכורואיד ולרשתית, מה שמוביל להתפתחות מחלות של עצב הראייה עקב היווצרות חסימת דם כלי שיט. כתוצאה מכך, עכירות העדשה, מתפתח ניוון מקולרי של הרשתית, מה שמוביל לליקוי ראייה ואף עיוורון. מעשנים פסיביים סובלים לא פחות מהמעשנים עצמם: מרכיבי עשן הטבק הם אלרגנים חזקים שעלולים לגרום לגירוי כרוני של הלחמית של העין.
לפיגמנט הקרוטנואיד ליקופן, הכלול בכמויות משמעותיות בעגבניות, יש השפעה מיטיבה על בריאות האדם על ידי האטת התפתחות קטרקט, שינויים הקשורים לגיל ברשתית, הגנה על הרשתית מקרינה אולטרה סגולה, חיזוק באמצעות ויטמין A. עם זאת, ליקופן בקפסולות מזיק לראייה של מעשנים: בהשפעת עשן סיגריות הפיגמנט נוגד החמצון עצמו מתחמצן ומתנהג כמו רדיקל חופשי.
תפיסה שגויה נוספת לגבי העיניים והראייה היא האמונה שקרינה ממוניטור או טלוויזיה פוגעת בראייה. למעשה, הראייה מתדרדרת עקב לחץ מוגזם על העדשה כאשר היא מתמקדת בפרטים הקטנים של המתרחש על המסך.
קיימת תפיסה מוטעית כי רוחק ראייה הוא יתרון שאינו משפיע על מצב הגוף. עובדה זו רלוונטית רק לצעירים עם רוחק ראייה חלשה (פחות מ-1.5 דיופטר). דרגות בינוניות (2-4 דיופטריות) וגבוהות (4 דיופטריות ומעלה) של רוחק ראייה מלוות לרוב בכאבי ראש, כאבים בעיניים, קשתות עליות, עייפות עיניים מוגברת בעת עבודה קרובה.
חֶלקִיתזוהי תפיסה מוטעית שלנשים הרות עם ראייה ירודה אין התווית נגד בלידה טבעית. רשתית העיניים של נשים הרות עם דרגות בינוניות וגבוהות של קוצר ראייה מתוחה ודקה יותר, הסיכון לניתוק והפסקות שלה במהלך הלידה עולה. סיכון זה גורם להחלפת הלידה הטבעית בניתוח קיסרי. עם זאת, הסיכון להיפרדות וקרע ברשתית נמנע על ידי פוטוקואגולציה בלייזר אופטלמית המבוצעת על בסיס אשפוז במשך 10 דקות. קרישת לייזר מונעת מומלצת עד השבוע ה-30 להריון.
בזמן מנוחה, אדם ממצמץ 15,000 פעמים ביום - אחת לשש שניות. מצמוץ הוא חצי פונקציית רפלקס. כאשר מצמוץ, עצמים זרים מוסרים מפני השטח של העין, העין מכוסה בדמעה. הדמעה עוזרת להרוות את העין בחמצן, מבצעת פונקציות אנטיבקטריאליות. עובדה מעניינת: תהליך המצמוץ לוקח 100-150 מילישניות, אדם מסוגל למצמץ חמש פעמים בשנייה.
תוך 12 שעות, אדם ממצמץ במשך 25 דקות.
נשים ממצמצות פי שניים מגברים.
מדענים יפנים קבעו עובדה מעניינת: אדם ממצמץ לעתים קרובות בסוף אירוע, במהלך הפסקה במהלך שיחה עם בן שיח, בסוף משפט בעת קריאה, כאשר מחליף סצנות בזמן צפייה בסרט או בתוכנית טלוויזיה. באמצעות טומוגרפיה ממוחשבת מצאו החוקרים הסבר לעובדה זו: בעת מצמוץ במוח, הפעילות של רשת העצבים הקשבית יורדת בחדות, מה שאומר שהמוח עובר למצב המתנה. תהליך המצמוץ משמש לחידוש תשומת הלב כאות לאיפוס תאי העצב המתאימים.
קריאת עובדות
עובדה מעניינת: כשקוראים במהירות, העיניים מתעייפות פָּחוּתמאשר עם איטי.
אנשים בדרך כלל קוראים טקסט ממסך צג לאט יותר ב-25% מאשר מנייר.
טקסט מוקלד קָטָןסוג, גברים קוראים בקלות יותר מנשים.
רוב האנשים בין הגילאים 43 עד 50 צריכים להתמודד עם העובדה שבמוקדם או במאוחר הם יזדקקו למשקפי קריאה. ככל שאנו מתבגרים, עדשת העין מאבדת את יכולתה להתמקד. כדי להתמקד בעצמים הממוקמים במרחק של 0.5-2 מטר, עדשת העין חייבת לשנות את צורתו משטוחה לכדורית. היכולת לשנות צורה מתפוגגת עם הגיל, רוחק ראייה מתפתחת.
הערות
הערות והסברים למאמר "עובדות מעניינות על עיניים וראייה". בשביל תמורהלמונח בטקסט - הקש על המספר המתאים.
- קונוסים- סוג של קולטנים, תהליכים היקפיים של תאים רגישים לאור ברשתית. קונוסים הם תאים מיוחדים מאוד הממירים גירוי אור לעירור עצבי. הרגישות של קונוסים לאור נובעת מנוכחות של פיגמנט ספציפי בהם - יודפסין.
- מקלות- סוג של קולטנים, תהליכים היקפיים של תאים רגישים לאור ברשתית. הרשתית האנושית מכילה ~120 מיליון מוטות, שאורכם 0.06 מ"מ וקוטר 0.002 מ"מ. מוטות רגישים לאור בשל נוכחותו של פיגמנט ספציפי הנקרא רודופסין. נוכחותם של מוטות וסוגים שונים של קונוסים מעניקה לאדם ראיית צבע.
- קַרנִית, הקרנית היא החלק השקוף הקמור הקדמי ביותר של גלגל העין, אחד מאמצעי שבירת האור של העין. רדיוס העקמומיות של הקרנית הוא ~7.8 מ"מ. קוטר הקרנית מרגע הלידה ועד גיל 4 גדל מעט מאוד, וכתוצאה מכך עיניהם של ילדים צעירים נראות גדולות יותר מעיני מבוגר. פיגמנטציה של קשרי פפטיד באזורים מסוימים באזורים הספירליים של הקולגן (עם שחרור חומצת האמינו החופשית הידרוקסיפרולין, בפרט) היא קולגנאז. חומצות האמינו הנוצרות כתוצאה מהרס סיבי הקולגן (בהשפעת הקולגן) מעורבות בבניית תאים ושיקום הקולגן.
- עין עצלה(אמבליופיה) - פונקציונלי, הָפִיךירידה בראייה, שבה אחת משתי העיניים אינה מעורבת כמעט (או לחלוטין) בתהליך הראייה. עם אמבליופיה, העיניים רואות תמונות שונות מדי, בעוד שהמוח אינו מסוגל לשלב אותן לכרך אחד. התוצאה היא דיכוי העבודה של עין אחת.
- גידול סרטני- נפיחות ברקמות הגוף, ניאופלזמה כואבת, תהליך פתולוגי המיוצג על ידי רקמה חדשה שנוצרה בה שינויים במנגנון הגנטי של תאים מובילים להפרה של ויסות ההתמיינות והצמיחה שלהם. כל הגידולים מחולקים לשתי קבוצות עיקריות: שפירים וממאירים (סרטניים).
- מרפאה (מרכז רפואי) הדסה(המרכז הרפואי הדסה, R07, R06, R06, R06,) היא אחת המרפאות הגדולות בישראל, אשר נוסדה על ידי ארגון הנשים הציוניות האמריקאית הדסה. בשני הקמפוסים של המרפאה הממוקמים בירושלים 22 בניינים עם 130 יחידות ומחלקות ל-1100 מיטות אשפוז. מדי שנה מעניקה מרפאת הדסה טיפול רפואי ליותר ממיליון מטופלים. להדסה 28 יחידות רפואיות המתמחות בין היתר בטיפול במחלות אנדוקריניות, אורולוגיות, אונקולוגיות, עיניים, קרדיולוגיות ונפרולוגיות. מרפאת הדסה משמשת כבסיס קליני על ידי האוניברסיטה העברית (עדיין אין דירוגים)
קולגנאז נמצא בשימוש נרחב בפרקטיקה הרפואית לטיפול בכוויות בניתוח ולטיפול במחלות עיניים מוגלתיות ברפואת עיניים. בפרט, קולגנאז הוא חלק מחומרי הניקוז הפולימריים "Aseptisorb" (Aseptisorb-DK) המיוצרים על ידי חברת "Aseptica", המשמשים לטיפול בפצעים מוגלתיים-נקרוטיים.
ראייה דו-עינית מופיעה רק כאשר תמונות משתי העיניים מתמזגות לאחת, מה שנותן נפח ועומק תפיסה.
רק ראייה דו-עינית מאפשרת לך לתפוס באופן מלא את המציאות הסובבת, לקבוע את המרחקים בין אובייקטים (ראייה סטריאוסקופית). ראייה בעין אחת - חד-קולרית - נותנת מושג לגבי הגובה, הרוחב, הצורה של עצם, אך אינה מאפשרת לשפוט את המיקום היחסי של עצמים במרחב.
בנוסף, בראייה דו-עינית, שדה הראייה מתרחב ומתקבלת תפיסה ברורה יותר של תמונות חזותיות, כלומר. למעשה משפר את חדות הראייה. ראייה דו-עינית מלאה היא תנאי מוקדם למספר מקצועות - נהגים, טייסים, מנתחים וכו'.
מנגנון ותנאים לראייה דו-עינית
המנגנון העיקרי של הראייה הדו-עינית הוא רפלקס ההיתוך - היכולת למזג שתי תמונות משתי הרשתיות בקליפת המוח לתמונה סטריאוסקופית אחת.כדי לקבל תמונה בודדת של אובייקט, יש צורך שהתמונות המתקבלות על הרשתית יתאימו זו לזו בגודלן ובצורתן וייפלו על אזורים זהים, מה שנקרא מקבילים, של הרשתית. לכל נקודה על פני הרשתית האחת יש את הנקודה המקבילה לה ברשתית השנייה. נקודות לא זהות הן קבוצה של קטעים לא סימטריים. הם נקראים שונים. אם התמונה של האובייקט נופלת על הנקודות השונות של הרשתית, אז התמונה לא תתמזג, ותתרחש הכפלה.
לילוד אין תנועות מתואמות של גלגלי העין, ולכן אין ראייה דו-עינית. בגיל 6-8 שבועות לילדים יש כבר יכולת לקבע חפץ בשתי העיניים, ובגיל 3-4 חודשים - קיבוע משקפת יציב. עד 5-6 חודשים. רפלקס ההיתוך נוצר ישירות. היווצרות של ראייה דו-עינית מלאה מסתיימת עד גיל 12, ולכן הפרה של הראייה הדו-עינית (פזילה) נחשבת לפתולוגיה של גיל הגן.
ראייה דו-עינית תקינה אפשרית בתנאים מסוימים.
- יכולת היתוך דו-פוביאלי (פיוז'ן).
- העבודה המתואמת של כל השרירים האוקולומוטוריים, המבטיחה את המיקום המקביל של גלגלי העין בהסתכלות למרחק ואת ההתכנסות המתאימה של צירי הראייה (התכנסות) בהסתכלות על הקרוב, כמו גם את תנועות העיניים הנכונות הקשורות לכיוון של האובייקט הנדון.
- מיקום העיניים באותו מישור חזיתי ואופקי. כאשר אחת מהעיניים נעקרה עקב טראומה, דלקת במסלול, ניאופלזמות, הסימטריה של יישור שדות הראייה מופרעת.
- חדות הראייה של שתי העיניים היא לא פחות מ 0.3-0.4, כלומר. מספיק כדי ליצור תמונה ברורה על הרשתית.
- גדלי תמונה שווים על הרשתית של שתי העיניים - iseikonia. תמונות בגדלים שונים מתרחשות עם אניסומטרופיה - שבירה שונה של שתי העיניים. כדי לשמר את הראייה הדו-עינית, מידת האניסומטרופיה המותרת היא עד 2.0-3.0 דיופטר, יש לקחת זאת בחשבון בבחירת משקפיים - אם ההבדל בין עדשות מתקנות גדול מאוד, אז גם עם חדות ראייה גבוהה במשקפיים, המטופל אין לו ראייה דו-עינית.
- מטבע הדברים, יש צורך בשקיפות של המדיה האופטית (קרנית, עדשה, גוף זגוגית), היעדר שינויים פתולוגיים ברשתית, בעצב הראייה ובחלקים גבוהים יותר של מנתח הראייה (כיאזמה, דרכי ראייה, מרכזים תת-קורטיקליים, קליפת המוח).
איך לבדוק?
ישנן דרכים רבות לבדיקת ראייה דו-עינית.הניסוי של סוקולוב עם "חור בכף היד" הוא שצינור (למשל פיסת נייר מקופלת) מחובר לעין הנבדק, שדרכו הוא מביט למרחוק. מהצד של העין הפתוחה, הנבדק מניח את כף ידו לקצה הצינור. במקרה של ראייה דו-עינית תקינה, עקב הטלת תמונות, נראה כי במרכז כף היד ישנו חור שדרכו צופים בתמונה, הנראה למעשה דרך הצינור.
שיטת קאלף, או בדיקת החלקה, בוחנת את התפקוד המשקפת באמצעות שתי מחטים (עפרונות וכו') הנבדק מחזיק את המחט אופקית ביד מושטת ומנסה לפגוע בה בקצה המחט השניה שנמצאת באנכית. עמדה. עם ראייה דו-עינית, המשימה מתבצעת בקלות. בהיעדרו, מתרחשת פספוס, שניתן לאמת בקלות על ידי ביצוע ניסוי בעין אחת עצומה.
מבחן קריאת עיפרון: מניחים עיפרון במרחק של כמה סנטימטרים מהאף של הקורא, המכסה חלק מהאותיות. אבל בנוכחות ראייה דו-עינית, בגלל הסופרפוזיציה של תמונות משתי עיניים, אפשר לקרוא, למרות המכשול, מבלי לשנות את מיקום הראש - אותיות מכוסות בעיפרון לעין אחת גלויות לשנייה ולהיפך .
קביעה מדויקת יותר של הראייה הדו-עינית נעשית באמצעות בדיקת צבע בארבע נקודות. הוא מבוסס על עקרון ההפרדה בין שדות הראייה של עיניים ימין ושמאל, אשר מושגת באמצעות מסנני צבע. ישנם שני אובייקטים ירוקים, אחד אדום ואחד לבן. את עיני הנבדק מרכיבים משקפיים עם משקפיים אדומים וירוקים. בנוכחות ראייה דו-עינית נראים עצמים אדומים וירוקים, ואובייקטים חסרי צבע יתבררו כצבע אדום-ירוק, מכיוון. נתפס על ידי עין ימין ושמאל כאחד. אם יש עין מובילה בולטת, אז העיגול חסר הצבע ייצבע בצבע הזכוכית המונחת מול העין המובילה. עם ראייה סימולטנית (בה נתפסים דחפים במרכזי הראייה הגבוהים מעין אחת או אחרת), הנבדק יראה 5 עיגולים. בראייה חד-קולרית, תלוי באיזו עין מעורבת בראייה, המטופל יראה רק את אותם חפצים שצבעם מתאים לפילטר של עין זו, וחפץ שצבעו באותו צבע שהיה חסר צבע.
ראייה דו-עינית ופזילה
בנוכחות פזילה, ראייה דו-עינית נעדרת תמיד, שכן אחת העיניים סוטה לצד אחד וצירי הראייה אינם מתכנסים לעצם הנדון. אחת המטרות העיקריות של טיפול בפזילה היא שחזור הראייה הדו-עינית.על ידי נוכחות או היעדר ראייה דו-עינית, ניתן להבחין בפזילה אמיתית מפזילה דמיונית, לכאורה, ומהטרופוריה נסתרת.
בין הציר האופטי, העובר דרך מרכז הקרנית ונקודת הצמתים של העין, לבין ציר הראייה, העובר מהפובה המרכזית של הנקודה דרך נקודת הצמתים לעצם המדובר, ישנו זווית קטנה (בתוך 3-4 מעלות). פזילה דמיונית מוסברת על ידי העובדה שהפער בין הציר החזותי והאופטי מגיע לערך גדול יותר (במקרים מסוימים 10 מעלות), ומרכזי הקרניות נעקרים בכיוון זה או אחר, ויוצרים רושם שווא של פזילה. עם זאת, בפזילה דמיונית נשמרת הראייה הדו-עינית, המאפשרת לקבוע את האבחנה הנכונה. אין צורך לתקן פזילה דמיונית.
פזילה סמויה מתבטאת בסטייה של אחת העיניים בתקופה שבה אדם אינו מתקן שום חפץ במבטו, נרגע. הטרופוריה נקבעת גם על ידי תנועת ההתקנה של העיניים. אם בעת תיקון חפץ על ידי הנבדק, מכסים עין אחת בכף היד, אז בנוכחות פזילה סמויה, העין המכוסה סוטה הצידה. כשלוקחים את היד, אם למטופל יש ראייה דו-עינית, העין עושה תנועת התאמה. הטרופוריה, כמו גם פזילה דמיונית, אינן זקוקות לטיפול.