איזה תמונה נוצרת על הרשתית. פיזיולוגיה של הראייה. בחלק המרכזי של ה-RP

דמויות בלתי אפשריות ודימויים מעורפלים הם לא משהו שאי אפשר לקחת מילולית: הם מתעוררים במוח שלנו. מכיוון שתהליך תפיסת דמויות כאלה הולך בדרך מוזרה לא סטנדרטית, המתבונן מבין שמשהו חריג קורה בראשו. כדי להבין טוב יותר את התהליך שאנו מכנים "ראייה", כדאי לקבל מושג כיצד אברי החישה שלנו (העיניים והמוח) ממירים גירויי אור למידע שימושי.

העין כמכשיר אופטי

איור 1. אנטומיה של גלגל העין.

העין (ראה איור 1) פועלת כמו מצלמה. העדשה (העדשה) מקרינה תמונה מוקטנת הפוכה מהעולם החיצון על הרשתית (רשתית) - רשת של תאים רגישים לאור הממוקמים מול האישון (אישון) ותופסות יותר ממחצית השטח של פני השטח הפנימיים של גלגל העין. כמכשיר אופטי, העין כבר מזמן מסתורין קטן. בעוד המצלמה ממוקדת על ידי הזזת העדשה קרובה יותר לשכבה הרגישה לאור או הרחק ממנה, היכולת שלה לשבור אור מותאמת במהלך ההתאמה (התאמת העין למרחק מסוים). צורת עדשת העין משתנה על ידי שריר הריסי. כאשר השריר מתכווץ, העדשה הופכת עגולה יותר, ומביאה תמונה ממוקדת של עצמים קרובים יותר לרשתית. הצמצם של העין האנושית מותאם באותו אופן כמו במצלמה. האישון שולט בגודל פתח העדשה, מתרחב או מתכווץ בעזרת שרירים רדיאליים, צובע את קשתית העין (איריס) בצבע האופייני לה. כאשר העין שלנו נעה לאזור בו היא רוצה להתמקד, אורך המוקד וגודל האישון מתאימים באופן מיידי לתנאים הנדרשים "באופן אוטומטי".

איור 2. חתך רוחב של הרשתית

איור 3. עין עם כתם צהוב

מבנה הרשתית (איור 2), השכבה הרגישה לאור בתוך העין, מורכב מאוד. עצב הראייה (יחד עם כלי הדם) יוצא מהדופן האחורית של העין. באזור זה חסרים תאים רגישים לאור והוא ידוע בתור הנקודה העיוורת. סיבי עצב מסתעפים ומסתיימים בשלושה סוגים שונים של תאים שתופסים את האור שנכנס אליהם. התהליכים המגיעים מהשכבה השלישית והפנימית ביותר של התאים מכילים מולקולות שמשנות באופן זמני את המבנה שלהן בעת עיבוד האור הנכנס, ובכך פולטות דחף חשמלי. תאים רגישים לאור נקראים מוטות (מוטות) וחרוטים (קונוסים) בצורת התהליכים שלהם. קונוסים רגישים לצבע, ואילו מוטות לא. מצד שני, הרגישות לאור של מוטות גבוהה בהרבה מזו של קונוסים. עין אחת מכילה כמאה מיליון מוטות ושישה מיליון קונוסים, מפוזרים בצורה לא אחידה ברחבי הרשתית. בדיוק מול האישון שוכנת מה שנקרא macula lutea (איור 3), המורכב רק מקונוסים בריכוז צפוף יחסית. כאשר אנו רוצים לראות משהו בפוקוס, אנו ממקמים את עינינו כך שהתמונה תיפול על המקולה. ישנם חיבורים רבים בין תאי הרשתית, ודחפים חשמליים ממאה מיליון תאים רגישים לאור נשלחים למוח לאורך מיליון סיבי עצב בלבד. לפיכך, ניתן לתאר את העין בצורה שטחית כמצלמת צילום או טלוויזיה עמוסה בסרט רגיש לאור.

איור 4. דמות Kanizsa

מדחף קל למידע

איור 5. איור מספרו של דקארט "Le traité de l" homme, 1664

אבל איך אנחנו באמת רואים? עד לאחרונה, בעיה זו לא הייתה ניתנת לפתרון. התשובה הטובה ביותר לשאלה זו הייתה הבאה: ישנו אזור במוח שמתמחה בראייה, בו נוצרת התמונה המתקבלת מהרשתית בצורה של תאי מוח. ככל שיותר אור נופל על תא רשתית, כך פועל תא המוח המתאים לו בצורה אינטנסיבית יותר, כלומר, פעילות תאי המוח במרכז הראייה שלנו תלויה בפיזור האור הנופל על הרשתית. בקיצור, התהליך מתחיל בתמונה על הרשתית ומסתיים בתמונה מתאימה על "מסך" קטן של תאי מוח. מטבע הדברים, זה לא מסביר את הראייה, אלא פשוט מעביר את הבעיה לרמה עמוקה יותר. מי אמור לראות את התמונה הפנימית הזו? מצב זה מומחש היטב באיור 5, הלקוח מעבודתו של דקארט "Le traité de l" homme.במקרה זה, כל סיבי העצב מסתיימים בבלוטה מסוימת, שדקארט דמיין אותה כמקום הנשמה, והיא היא מי רואה את הדימוי הפנימי.אבל נותרה השאלה: איך בעצם פועל ה"חזון"?

איור 6

הרעיון של מיני-צופה במוח לא רק שאינו מספיק כדי להסביר את הראייה, אלא הוא גם מתעלם משלוש פעילויות שמבוצעות ככל הנראה ישירות על ידי מערכת הראייה עצמה. לדוגמה, בואו נסתכל על הדמות באיור 4 (מאת Kanizsa). אנו רואים משולש בשלושה קטעים מעגליים לפי הגזרות שלהם. המשולש הזה לא הוצג לרשתית, אבל הוא תוצאה של ניחוש של מערכת הראייה שלנו! כמו כן, כמעט בלתי אפשרי להסתכל על איור 6 מבלי לראות רצפים מתמשכים של דפוסים מעגליים המתחרים על תשומת הלב שלנו, כאילו אנו חווים ישירות פעילות חזותית פנימית. רבים מגלים שמערכת הראייה שלהם מבולבלת לחלוטין על ידי דמות דאלנבך (איור 8), שכן הם מחפשים דרכים לפרש את הכתמים השחורים והלבנים הללו בצורה כלשהי שהם מבינים. כדי לחסוך ממך את הכאב, איור 10 מציע פרשנות שמערכת הראייה שלך תקבל אחת ולתמיד. בניגוד לציור הקודם, לא יהיה לך קשה לשחזר כמה משיכות דיו באיור 7 לתמונה של שני אנשים מדברים.

איור 7. ציור מתוך "מדריך לציור בגן זרעי חרדל", 1679-1701

לדוגמה, שיטת ראייה שונה לחלוטין מומחשת על ידי מחקרו של ורנר רייכרדט מטובינגן, שבילה 14 שנים בחקר הראייה ומערכת בקרת הטיסה של זבוב הבית. על מחקרים אלה הוענק לו פרס היינקן ב-1985. כמו חרקים רבים אחרים, לזבוב יש עיניים מורכבות המורכבות ממאות רבות של מוטות בודדים, שכל אחד מהם הוא יסוד רגיש לאור. מערכת בקרת הטיסה של הזבוב מורכבת מחמש תתי מערכות עצמאיות הפועלות במהירות רבה (מהירות תגובה מהירה בערך פי 10 מזו של אדם) וביעילות. לדוגמה, תת-מערכת הנחיתה פועלת באופן הבא. כאשר שדה הראייה של הזבוב "מתפוצץ" (כי פני השטח קרובים), הזבוב פונה לעבר מרכז ה"פיצוץ". אם המרכז נמצא מעל הזבוב, הוא יתהפך אוטומטית. ברגע שרגלי הזבוב נוגעות במשטח, "תת המערכת" הנחיתה מושבתת. בעת טיסה, זבוב מחלץ רק שני סוגי מידע משדה הראייה שלו: הנקודה שבה נמצא נקודה נעה בגודל מסוים (שחייב להתאים לגודל של זבוב במרחק של 10 סנטימטרים), והכיוון. ומהירות הנקודה הזו נעה על פני שדה הראייה. עיבוד הנתונים הללו עוזר לתקן אוטומטית את נתיב הטיסה. זה מאוד לא סביר שלזבוב יש תמונה מלאה של העולם סביבו. היא לא רואה משטחים ולא חפצים. הנתונים החזותיים הנקלטים המעובדים בצורה מסוימת מועברים ישירות למערכת המשנה המוטורית. לפיכך, הנתונים החזותיים הנקלטים אינם מומרים לתמונה פנימית, אלא לצורה המאפשרת לזבוב להגיב בצורה נאותה לסביבתו. אותו הדבר ניתן לומר על מערכת מורכבת לאין שיעור כמו האדם.

איור 8. דמות דאלנבך

ישנן סיבות רבות מדוע מדענים נמנעו מלפתור את השאלה היסודית במשך זמן כה רב, כפי שהאדם רואה אותה. התברר שצריך להסביר תחילה היבטים רבים אחרים של הראייה - המבנה המורכב של הרשתית, ראיית צבעים, ניגודיות, תמונות לוואי וכו'. אולם בניגוד לציפיות, גילויים באזורים אלו אינם מסוגלים לשפוך אור על פתרון הבעיה המרכזית. בעיה משמעותית עוד יותר הייתה היעדר מושג כללי או סכמה כללית שבה יופיעו כל התופעות החזותיות. את המגבלות היחסיות של תחומי מחקר קונבנציונליים ניתן להסיק מ-T.N. Comsweet בנושא תפיסה חזותית, בהתבסס על הרצאותיו לתלמידי סמסטר א' ו-ב'. בהקדמה כותב המחבר: "אני מבקש לתאר את ההיבטים הבסיסיים העומדים בבסיס השדה העצום שאנו מכנים כלאחר יד תפיסה חזותית". עם זאת, כאשר אנו לומדים את התוכן של ספר זה, "נושאים בסיסיים" אלה מתגלים כספיגת האור על ידי מוטות וחרוטים של הרשתית, ראיית צבע, הדרכים שבהן תאי חישה יכולים להגדיל או להקטין את גבולות ההדדיות. השפעה זה על זה, תדירות האותות החשמליים המועברים דרך תאי חישה וכו'. כיום, המחקר בתחום הולך בדרכים חדשות לגמרי, וכתוצאה מכך מגוון מביך בעיתונות המקצועית. ורק מומחה יכול ליצור תמונה כללית של המדע החדש המתפתח של חזון. "היה רק ניסיון אחד לשלב כמה רעיונות חדשים ותוצאות מחקר באופן נגיש להדיוט. ואפילו כאן השאלות "מהו חזון?" ו"איך אנחנו רואים?" לא הפכו לשאלות הדיון העיקריות.

מתמונה לעיבוד נתונים

דיוויד מאר מהמעבדה לבינה מלאכותית במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס היה הראשון שניסה להתייחס לנושא מזווית אחרת לגמרי בספרו "חזון" (Vision), שפורסם לאחר מותו. בו ביקש לשקול את הבעיה המרכזית ולהציע דרכים אפשריות לפתור אותה. תוצאותיו של מאר, כמובן, אינן סופיות ופתוחות למחקר מכיוונים שונים עד היום, אך עם זאת, היתרון העיקרי של ספרו הוא הלוגיות שלו ועקביות המסקנות. בכל מקרה, הגישה של מאר מספקת מסגרת שימושית מאוד שעליה ניתן לבנות מחקרים של אובייקטים בלתי אפשריים ודמויות כפולות. בעמודים הבאים ננסה לעקוב אחר הלך המחשבה של מאר.

מאר תיאר את החסרונות של התיאוריה המסורתית של תפיסה חזותית כך:

"לנסות להבין תפיסה חזותית על ידי לימוד רק נוירונים זה כמו לנסות להבין את מעוף הציפור על ידי לימוד רק הנוצות שלה. זה פשוט בלתי אפשרי. כדי להבין את מעוף הציפור, אנחנו צריכים להבין אווירודינמיקה, ורק אז את המבנה של נוצות ולצורות השונות של כנפי ציפורים תהיה כל משמעות עבורנו. משמעות." בהקשר זה, מאר מונה את ג'יי ג'יי גיבסון כראשון שנגע בנושאים חשובים בתחום הראייה הזה. דעתו של מאר היא שתרומתו החשובה ביותר של גיבסון הייתה כי "הדבר החשוב ביותר בחושים הוא שהם ערוצי מידע מהעולם החיצון לתפיסה שלנו (...) הוא הציג את השאלה הקריטית - איך כל אחד מאיתנו מקבל את אותן תוצאות כשהוא תופס בחיי היומיום ב- סביבה משתנה כל הזמן? זו שאלה חשובה מאוד, המראה שגיבסון התייחס נכון לבעיית התפיסה החזותית כמחלימה, ממידע שהתקבל מחיישנים, את התכונות ה"נכונות" של עצמים בעולם החיצוני. "וכך הגענו לתחום עיבוד המידע.

אין ספק שמאר רצה להתעלם מהסברים אחרים לתופעת הראייה. להיפך, הוא מדגיש במיוחד שלא ניתן להסביר את החזון בצורה מספקת רק מנקודת מבט אחת. יש למצוא הסברים לאירועים יומיומיים העולים בקנה אחד עם תוצאות הפסיכולוגיה הניסיונית ולכל התגליות בתחום זה שנעשו על ידי פסיכולוגים ונוירולוגים בתחום האנטומיה של מערכת העצבים. מבחינת עיבוד מידע, מדעני מחשב היו רוצים לדעת כיצד ניתן לתכנת את המערכת החזותית, אילו אלגוריתמים מתאימים ביותר למשימה נתונה. בקיצור, איך ניתן לתכנת את הראייה. רק תיאוריה מקיפה יכולה להתקבל כהסבר מספק לתהליך הראייה.

מאר עבד על בעיה זו מ-1973 עד 1980. לרוע המזל, הוא לא הצליח להשלים את עבודתו, אך הוא הצליח להניח בסיס איתן למחקר נוסף.

מנוירולוגיה ועד למנגנון הראייה

האמונה שתפקודים אנושיים רבים נשלטים על ידי המוח שותפים לנוירולוגים מאז תחילת המאה ה-19. הדעות חלוקות בשאלה האם חלקים מסוימים של קליפת המוח משמשים לביצוע פעולות בודדות, או שכל המוח מעורב בכל פעולה. כיום, הניסוי המפורסם של הנוירולוג הצרפתי פייר פול ברוקה הוביל לקבלה הכללית של תיאוריית המיקום הספציפית. ברוקה טיפל בחולה שלא יכול היה לדבר במשך 10 שנים, למרות שמיתרי הקול שלו היו בסדר. כאשר האיש מת ב-1861, נתיחה שלאחר המוות הראתה שהצד השמאלי של מוחו היה מעוות. ברוקה הציע שהדיבור נשלט על ידי חלק זה של קליפת המוח. התיאוריה שלו אוששה על ידי בדיקות שלאחר מכן של חולים עם פציעות מוח, אשר אפשרו בסופו של דבר לסמן את מרכזי התפקודים החיוניים של המוח האנושי.

איור 9. תגובה של שני תאי מוח שונים לגירויים אופטיים מכיוונים שונים

מאה שנה לאחר מכן, בשנות ה-50, המדענים D.Kh. Hubel (D.H. Hubel) ו-T.N. ויזל (T.N. ויזל) ערך ניסויים במוחם של קופים וחתולים חיים. במרכז הראייה של קליפת המוח מצאו תאי עצב הרגישים במיוחד לקווים אופקיים, אנכיים ואלכסוניים בשדה הראייה (איור 9). טכניקת המיקרו-כירורגיה המתוחכמת שלהם אומצה לאחר מכן על ידי מדענים אחרים.

לפיכך, קליפת המוח מכילה לא רק מרכזים לביצוע פונקציות שונות, אלא בתוך כל מרכז, כמו למשל במרכז הראייה, תאי עצב בודדים מופעלים רק כאשר מתקבלים אותות מאוד ספציפיים. אותות אלו המגיעים מרשתית העין מתואמים עם מצבים מוגדרים היטב בעולם החיצון. כיום מניחים שמידע על הצורות השונות והסידור המרחבי של עצמים כלול בזיכרון החזותי, ומידע מתאי עצב מופעלים מושווה למידע מאוחסן זה.

תיאוריית גלאים זו השפיעה על מגמה בחקר התפיסה החזותית באמצע שנות ה-60. מדענים הקשורים ל"בינה מלאכותית" הלכו באותה דרך. הדמיית מחשב של תהליך הראייה האנושית, הנקראת גם "ראיית מכונה", נחשבה לאחת המטרות הניתנות להשגה בקלות במחקרים אלו. אבל הדברים התגלגלו קצת אחרת. עד מהרה התברר שזה כמעט בלתי אפשרי לכתוב תוכניות שיוכלו לזהות שינויים בעוצמת האור, צללים, מרקם פני השטח ואוספים אקראיים של עצמים מורכבים לתבניות משמעותיות. יתרה מכך, זיהוי תבניות כזה דרש כמויות בלתי מוגבלות של זיכרון, שכן תמונות של מספר בלתי נספור של אובייקטים חייבות להיות מאוחסנות בזיכרון במספר אינספור של וריאציות במיקום ובמצבי תאורה.

כל התקדמות נוספת בתחום זיהוי הדפוסים בעולם האמיתי לא הייתה אפשרית. ספק אם מחשב יוכל אי פעם לדמות את המוח האנושי. בהשוואה למוח האנושי, שבו לכל תא עצב יש בסדר גודל של 10,000 חיבורים לתאי עצב אחרים, יחס שווה ערך למחשב של 1:1 בקושי מספק!

איור 10. הרמז לדמות דלנבך

הרצאה מאת אליזבת ורינגטון

ב-1973, מאר השתתף בהרצאה של הנוירולוגית הבריטית אליזבת וורינגטון. היא ציינה שמספר רב של חולים עם נזק פריאטלי בצד ימין של המוח, שאותם בדקה, יכלו לזהות ולתאר אובייקטים רבים בצורה מושלמת, בתנאי שאובייקטים אלו נצפו על ידם בצורתם הרגילה. לדוגמה, חולים כאלה זיהו בקלות דלי במבט מהצד, אך לא הצליחו לזהות את אותו דלי במבט מלמעלה. למעשה, גם כשאמרו להם שהם מסתכלים על הדלי מלמעלה, הם סירבו בתוקף להאמין! מפתיעה עוד יותר הייתה התנהגותם של חולים עם נזק בצד השמאלי של המוח. מטופלים כאלה בדרך כלל אינם מסוגלים לדבר ולכן אינם יכולים לנקוב בשמות של האובייקט בו הם מתבוננים או לתאר את מטרתו. עם זאת, הם יכולים להראות שהם תופסים נכון את הגיאומטריה של אובייקט ללא קשר לזווית הצפייה. זה גרם למאר לכתוב את הדברים הבאים: "ההרצאה של וורינגטון הביאה אותי למסקנות הבאות. ראשית, הרעיון של צורת אובייקט מאוחסן במקום אחר במוח, וזו הסיבה שרעיונות לגבי צורתו של עצם ומטרתו שונה כל כך. שנית, הראייה עצמה יכולה לספק תיאור פנימי של צורתו של עצם נצפה, גם אם עצם זה אינו מזוהה בדרך כלל... אליזבת וורינגטון הצביעה על העובדה המהותית ביותר של הראייה האנושית - היא מדברת של הצורה, החלל והמיקום היחסי של עצמים." אם זה נכון, אז מדענים העוסקים בתחום התפיסה החזותית והבינה המלאכותית (כולל אלה העובדים בתחום ראיית המכונה) יצטרכו לשנות את תורת הגלאים מהניסויים של הובל לסט חדש לגמרי של טקטיקות.

תורת המודולים

איור 11. סטריאוגרמות עם נקודות אקראיות של בלה ג'ול, ריבוע צף

נקודת המוצא השנייה במחקר של מאר (לאחר עבודתו של וורינגטון) היא ההנחה שלמערכת הראייה שלנו יש מבנה מודולרי. במונחי מחשב, התוכנית הראשית שלנו "חזון" מכסה מגוון רחב של תתי שגרות, שכל אחת מהן עצמאית לחלוטין מהאחרות, ויכולה לעבוד ללא תלות בתתי שגרות אחרות. דוגמה מצוינת לתת-שגרה (או מודול) כזו היא ראייה סטריאוסקופית, התופסת עומק כתוצאה מעיבוד תמונות משתי העיניים, שהן תמונות מעט שונות זו מזו. פעם זה היה שכדי לראות בתלת מימד, קודם כל מזהים את התמונה כולה, ואז מחליטים אילו עצמים קרובים יותר ואילו רחוקים יותר. ב-1960, בלה ז'ולש, שזכתה בפרס היינקן ב-1985, הצליחה להדגים שתפיסה מרחבית בשתי עיניים מתרחשת אך ורק על ידי השוואה של הבדלים קטנים בין שתי תמונות שצולמו מהרשתית של שתי העיניים. כך, אפשר להרגיש את העומק גם איפה שאין חפצים ואין חפצים אמורים להיות. עבור הניסויים שלו, ג'ול המציא סטריאוגרמות המורכבות מנקודות ממוקמות באקראי (ראה איור 11). התמונה הנראית על ידי עין ימין זהה לתמונה הנראית על ידי עין שמאל בכל האזור המרכזי המרובע מלבד השטח, שנחתך ומוזז מעט לקצה אחד ושוב מיושר עם הרקע. הפער הלבן הנותר התמלא לאחר מכן בנקודות אקראיות. כאשר צופים בשתי התמונות (שלא מזהים בהן אובייקט) דרך סטריאוסקופ, הריבוע שנגזר בעבר ייראה כמרחף מעל הרקע. סטריאוגרמות כאלה מכילות נתונים מרחביים המעובדים אוטומטית על ידי מערכת הראייה שלנו. לפיכך, סטריאוסקופיה היא מודול אוטונומי של מערכת הראייה. תורת המודולים הוכיחה את עצמה כיעילה למדי.

מתמונת רשתית דו מימדית למודל תלת מימד

איור 12. במהלך התהליך החזותי, התמונה מהרשתית (משמאל) מומרת לסקיצה ראשונית שבה ניכרים שינויים בעוצמה (מימין)

ראייה היא תהליך רב-שלבי ההופך ייצוגים דו מימדיים של העולם החיצון (תמונות רשתית) למידע שימושי עבור המתבונן. זה מתחיל בתמונת רשתית דו-ממדית שאמנם מתעלמת מראיית צבע לעת עתה, אך שומרת רק על רמות עוצמת האור. בשלב הראשון, עם מודול אחד בלבד, רמות העוצמה הללו מומרות לשינויי עוצמה או, במילים אחרות, לקווי מתאר שמראים שינויים פתאומיים בעוצמת האור. מאר קבע בדיוק איזה אלגוריתם מעורב במקרה הזה (מתואר מתמטי, ודרך אגב, מורכב מאוד), ואיך התפיסה ותאי העצב שלנו מבצעים את האלגוריתם הזה. התוצאה של הצעד הראשון מאר כינה "הסקיצה הראשונית", המציעה סיכום של שינויים בעוצמת האור, יחסיהם והתפלגותם על פני שדה הראייה (איור 12). זהו צעד חשוב, מכיוון שבעולם שאנו רואים, השינוי בעוצמה קשור לרוב לקווי המתאר הטבעיים של עצמים. השלב השני מביא אותנו למה שמאר כינה "הסקיצה של 2.5 מימדים". שרטוט 2.5 מימדי משקף את הכיוון והעומק של משטחים גלויים מול המתבונן. תמונה זו בנויה על בסיס נתונים לא אחד, אלא מכמה מודולים. מאר טבע את המושג הרחב מאוד של "2.5 מימדיות" על מנת להדגיש שאנו עובדים עם מידע מרחבי הנראה מנקודת מבטו של המתבונן. עבור שרטוט 2.5 מימדי, עיוותי פרספקטיבה אופייניים, ובשלב זה עדיין לא ניתן לקבוע באופן חד משמעי את הסידור המרחבי בפועל של אובייקטים. תמונת הסקיצה 2.5D המוצגת כאן (איור 13) ממחישה מספר אזורי מידע בעיבוד של סקיצה כזו. עם זאת, תמונות מהסוג הזה לא נוצרות במוח שלנו.

איור 13. ציור סקיצה 2.5D - "ייצוג ממורכז של עומק וכיוון של משטחים גלויים"

עד כה, מערכת הראייה פעלה באופן אוטונומי, אוטומטית ובלתי תלויה בנתונים על העולם החיצון המאוחסנים במוח, תוך שימוש במספר מודולים. עם זאת, בשלב הסופי של התהליך, ניתן להתייחס למידע שכבר קיים. שלב אחרון זה של עיבוד מספק מודל תלת מימדי - תיאור ברור בלתי תלוי בזווית הראייה של הצופה ומתאים להשוואה ישירה עם המידע החזותי המאוחסן במוח.

לפי מאר, את התפקיד העיקרי בבניית מודל תלת מימדי ממלאים מרכיבי צירי הכיוון של צורות של עצמים. מי שלא מכיר את הרעיון הזה עשוי למצוא אותו בלתי סביר, אבל למעשה יש ראיות התומכות בהשערה זו. ראשית, אובייקטים רבים של העולם הסובב (במיוחד בעלי חיים וצמחים) יכולים להיות מתוארים בצורה ברורה למדי בצורה של דגמי צינור (או חוט). ואכן, אנו יכולים לזהות בקלות את מה שמוצג בשעתוק בצורת רכיבים של הצירים המנחים (איור 14).

איור 14. ניתן לזהות מודלים פשוטים של בעלי חיים לפי מרכיבי ציר ההיגוי שלהם

שנית, תיאוריה זו מציעה הסבר הגיוני לעובדה שאנו מסוגלים לפרק אובייקט חזותית לחלקיו המרכיבים אותו. זה בא לידי ביטוי בשפה שלנו, שנותנת שמות שונים לכל חלק בחפץ. לפיכך, כאשר מתארים את גוף האדם, כינויים כמו "גוף", "יד" ו"אצבע" מציינים חלקים שונים בגוף לפי מרכיבי הצירים שלהם (איור 15).

איור 16. מודל ציר בודד (משמאל) בחלוקה לרכיבי ציר בודדים (ימין)

שלישית, תיאוריה זו עולה בקנה אחד עם היכולת שלנו להכליל ובו בזמן להבדיל בין צורות. אנו מכלילים על ידי קיבוץ של עצמים עם אותם צירים עיקריים, ומבדילים על ידי ניתוח צירי ילדים כמו ענפי עץ. מאר הציע אלגוריתמים שבאמצעותם מודל 2.5 מימדי מומר לתלת מימדי. גם תהליך זה הוא לרוב אוטונומי. מאר ציין שהאלגוריתמים שפיתח עובדים רק כאשר משתמשים בצירים טהורים. לדוגמה, אם מיושמים על פיסת נייר מקומטת, יהיה קשה מאוד לזהות את הצירים האפשריים והאלגוריתם לא יהיה ישים.

החיבור בין מודל התלת-ממד לתמונות החזותיות המאוחסנות במוח מופעל בתהליך זיהוי אובייקט.

יש פה פער גדול בידע שלנו. איך התמונות החזותיות האלה מאוחסנות במוח? איך מתקדם תהליך ההכרה? כיצד מתבצעת השוואה בין תמונות מוכרות לתמונה תלת מימדית שזה עתה נוצרה? זו הנקודה האחרונה שמאר הצליח לגעת בה (איור 16), אבל דרושה כמות עצומה של נתונים מדעיים כדי להביא וודאות לנושא הזה.

איור 16. תיאורי טפסים חדשים קשורים לטפסים שמורים על ידי השוואה שעוברת מהטופס המוכלל (למעלה) לטופס הספציפי (למטה)

למרות שאנו עצמנו לא מודעים לשלבים השונים של העיבוד החזותי, ישנן הקבלות ברורות רבות בין השלבים לבין הדרכים השונות בהן העברנו רושם של מרחב על משטח דו-ממדי לאורך זמן.

אז פוינטליסטים מדגישים את התמונה הלא-קונטורית של הרשתית, בעוד שתמונות הקו מתאימות לשלב של הסקיצה הראשונית. ניתן להשוות ציורים קוביסטים לעיבוד נתונים חזותיים לקראת בניית הדגם התלת מימדי הסופי, אם כי זו בהחלט לא הייתה כוונת האמן.

אדם ומחשב

בגישתו המורכבת לנושא, מאר ביקש להראות שאנו יכולים להבין את תהליך הראייה מבלי שנצטרך להסתמך על ידע שכבר זמין למוח.

כך הוא פתח דרך חדשה לחוקרים בתחום התפיסה החזותית. ניתן להשתמש ברעיונות שלו כדי לסלול את הדרך לדרך יעילה יותר ליישום המנוע החזותי. כשמאר כתב את ספרו, הוא ודאי היה מודע למאמץ שקוראיו יצטרכו לעשות כדי לעקוב אחר רעיונותיו ומסקנותיו. ניתן לעקוב אחרי זה לאורך כל עבודתו וניכר בצורה הברורה ביותר בפרק האחרון, "בהגנה על הגישה". מדובר ב"הצדקה" פולמוסית של 25 עמודים מודפסים, שבהם הוא מנצל רגע מוצלח להצדקת מטרותיו. בפרק זה הוא מדבר עם יריב דמיוני שתוקף את מאר בטיעונים כמו הבאים:

"אני עדיין לא מרוצה מהתיאור של התהליך המקושר זה לזה ומהרעיון שכל עושר הפרטים שנותר הוא רק תיאור. זה נשמע קצת פרימיטיבי מדי... ככל שאנו מתקרבים יותר ויותר לומר שהמוח הוא מחשב, אני חייב לומר את כל מה שאני חושש ממנו יותר ויותר למען שימור המשמעות של הערכים האנושיים.

מאר מציע תשובה מסקרנת: "האמירה שהמוח הוא מחשב היא נכונה, אבל מטעה. המוח הוא אכן מכשיר מיוחד מאוד לעיבוד מידע, או ליתר דיוק הגדול שבהם. התחשבות במוח שלנו כמכשיר לעיבוד נתונים לא פוחתת. או לשלול ערכים אנושיים. בכל מקרה, זה רק תומך בהם ויכול, בסופו של דבר, לעזור לנו להבין מהם ערכים אנושיים מנקודת מבט כל כך אינפורמטיבית, למה יש להם משמעות סלקטיבית ואיך הם קשורים הנורמות החברתיות והחברתיות שהגנים שלנו סיפקו לנו".

עַיִן- איבר הראייה של בעלי חיים ובני אדם. העין האנושית מורכבת מגלגל עין המחובר על ידי עצב הראייה למוח, וממכשיר עזר (עפעפיים, איברי דמע ושרירים המניעים את גלגל העין).

גלגל העין (איור 94) מוגן על ידי קרום צפוף הנקרא סקלרה. החלק הקדמי (שקוף) של הסקלרה 1 נקרא הקרנית. הקרנית היא החלק החיצוני הרגיש ביותר בגוף האדם (אפילו המגע הקל ביותר בו גורם לסגירת רפלקס מיידית של העפעפיים).

מאחורי הקרנית נמצאת הקשתית 2, שאצל בני אדם יכול להיות צבע שונה. בין הקרנית לקשתית יש נוזל מימי. יש חור קטן בקשתית - אישון 3. קוטר האישון יכול לנוע בין 2 ל-8 מ"מ, פוחת באור ועולה בחושך.

מאחורי האישון יש גוף שקוף הדומה לעדשה דו קמורה - העדשה 4. מבחוץ היא רכה וכמעט ג'לטינית, בפנים היא קשה ואלסטית יותר. העדשה מוקפת בשרירים 5, המחברים אותה לסקלרה.

מאחורי העדשה נמצא גוף הזגוגית 6, שהוא מסה ג'לטינית חסרת צבע. החלק האחורי של הסקלרה - קרקעית העין - מכוסה ברשתית (רשתית) 7. היא מורכבת מהסיבים העדינים ביותר המצפים את הקרקעית ומייצגים את הקצוות המסועפים של עצב הראייה.

כיצד מופיעות ונתפסות תמונות של חפצים שונים בעין?

אור, שנשבר במערכת האופטית של העין, שנוצרת על ידי הקרנית, העדשה וגוף הזגוגית, נותן תמונות אמיתיות, מוקטנות והפוכות של העצמים המדוברים על הרשתית (איור 95). ברגע על קצות עצב הראייה המרכיבים את הרשתית, האור מגרה את הקצוות הללו. גירויים אלה מועברים לאורך סיבי העצבים אל המוח, ולאדם יש תחושה חזותית: הוא רואה חפצים.

התמונה של עצם המופיע על הרשתית היא הפוכה. I. קפלר היה הראשון שהוכיח זאת על ידי בניית נתיב הקרניים במערכת האופטית של העין. כדי לבחון מסקנה זו, המדען הצרפתי ר' דקארט (1596-1650) לקח עין של שור ולאחר שגירד שכבה אטומה מהקיר האחורי שלו, הניח אותה בחור שנעשה בתריס חלון. ובדיוק שם, על הקיר השקוף של קרקעית הקרקע, הוא ראה תמונה הפוכה של התמונה הנצפית מהחלון.

מדוע, אם כן, אנו רואים את כל החפצים כפי שהם, כלומר לא הפוכים? העובדה היא שתהליך הראייה מתוקן ברציפות על ידי המוח, שמקבל מידע לא רק דרך העיניים, אלא גם דרך איברי חישה אחרים. פעם, המשורר האנגלי ויליאם בלייק (1757-1827) ציין בצדק רב:

המוח יכול לראות את העולם.

בשנת 1896, הפסיכולוג האמריקאי ג'יי סטרטון הקים ניסוי על עצמו. הוא הרכיב משקפיים מיוחדים, שבזכותם התמונות של חפצים מסביב על הרשתית של העין לא היו הפוכים, אלא ישירות. ומה? העולם במוחו של סטרטון התהפך. הוא התחיל לראות הכל הפוך. בשל כך, נוצרה חוסר התאמה בעבודת העיניים עם חושים אחרים. המדען פיתח תסמינים של מחלת ים. במשך שלושה ימים הוא חש בחילה. עם זאת, ביום הרביעי הגוף החל לחזור לקדמותו, וביום החמישי החל סטרטון להרגיש כמו לפני הניסוי. מוחו של המדען התרגל לתנאי העבודה החדשים, והוא החל לראות שוב את כל העצמים ישרים. אבל כשהוריד את המשקפיים, הכל התהפך שוב. תוך שעה וחצי הראייה שלו חזרה, והוא שוב החל לראות כרגיל.

זה מוזר שכושר הסתגלות כזה אופיינית רק למוח האנושי. כאשר, באחד הניסויים, הרכיבו קוף משקפיים מתהפכות, הוא קיבל מכה פסיכולוגית כזו, שלאחר ביצוע מספר תנועות לא נכונות ונפילה, הוא הגיע למצב הדומה לתרדמת. הרפלקסים שלה החלו לדעוך, לחץ הדם שלה ירד, ונשימתה הפכה תכופה ורדודה. אין דבר כזה בבני אדם.

עם זאת, המוח האנושי לא תמיד מסוגל להתמודד עם ניתוח התמונה המתקבלת על הרשתית. במקרים כאלה מתעוררות אשליות ראייה - האובייקט הנצפה נראה לנו לא כפי שהוא באמת (איור 96).

יש עוד תכונה של ראייה שאי אפשר להתעלם ממנה. ידוע שכאשר המרחק מהעדשה לאובייקט משתנה, משתנה גם המרחק לתמונה שלה. כיצד, אם כן, נשארת תמונה ברורה על הרשתית כאשר אנו מעבירים את מבטנו מאובייקט מרוחק לקרוב יותר?

מסתבר שאותם שרירים המחוברים לעדשה מסוגלים לשנות את העקמומיות של משטחיה ועל ידי כך את העוצמה האופטית של העין. כאשר אנו מסתכלים על עצמים מרוחקים, השרירים הללו נמצאים במצב רגוע והעקמומיות של העדשה קטנה יחסית. כשמסתכלים על עצמים קרובים, שרירי העין דוחסים את העדשה, והעקמומיות שלה, ומכאן גם הכוח האופטי, גדלים.

היכולת של העין להסתגל לראייה גם למרחקים קרובים וגם למרחקים נקראת דִיוּר(מ-lat. accomodatio - התאמה). הודות להתאמה, אדם מצליח למקד תמונות של עצמים שונים באותו מרחק מהעדשה - על הרשתית.

עם זאת, עם מיקום קרוב מאוד של האובייקט הנבחן, המתח של השרירים המעוותים את העדשה עולה, ועבודת העין הופכת מעייפת. המרחק האופטימלי לקריאה וכתיבה עבור עין רגילה הוא כ-25 ס"מ. מרחק זה נקרא מרחק הראייה הצלולה (או הטובה ביותר).

מהם היתרונות של ראייה בשתי עיניים?

ראשית, הודות לנוכחותן של שתי עיניים אנו יכולים להבחין איזה מהאובייקטים קרוב יותר, מה יותר רחוק מאיתנו. העובדה היא שעל הרשתית של העיניים הימנית והשמאלית, תמונות שונות זו מזו (בהתאמה למבט על האובייקט, כביכול, מימין ומשמאל). ככל שהאובייקט קרוב יותר, ההבדל הזה בולט יותר. זה יוצר רושם של הבדל במרחקים. אותה יכולת ראייה מאפשרת לראות את האובייקט בנפח, ולא שטוח.

שנית, עקב נוכחותן של שתי עיניים, שדה הראייה גדל. שדה הראייה של אדם מוצג באיור 97, א. לשם השוואה, לידו מוצגים שדות הראייה של סוס (איור 97, ג) ושל ארנבת (איור 97, ב). כשמסתכלים על הציורים האלה, קל להבין מדוע כל כך קשה לטורפים להתגנב אל החיות הללו מבלי להסגיר את עצמם.

חזון מאפשר לאנשים לראות אחד את השני. האם אפשר לראות את עצמך, אבל להיות בלתי נראה לאחרים? בפעם הראשונה ניסה הסופר האנגלי הרברט וולס (1866-1946) לענות על שאלה זו ברומן "האדם הבלתי נראה". אדם יהפוך לבלתי נראה לאחר שהחומר שלו יהיה שקוף ובעל צפיפות אופטית זהה לאוויר הסובב. אז לא תהיה השתקפות ושבירה של האור בגבול גוף האדם עם האוויר, והוא יהפוך לבלתי נראה. כך, למשל, זכוכית מרוסקת, בעלת מראה של אבקה לבנה באוויר, נעלמת מיד מהעין כאשר היא מונחת במים - תווך בעל צפיפות אופטית זהה לזכוכית.

בשנת 1911, המדען הגרמני שפלטגולטס החדיר תכשיר של רקמה מתה של בעל חיים בנוזל שהוכן במיוחד, ולאחר מכן הניח אותו בכלי עם אותו נוזל.התכשיר הפך לבלתי נראה.

עם זאת, האדם הבלתי נראה חייב להיות בלתי נראה באוויר, ולא בפתרון שהוכן במיוחד. ואת זה אי אפשר להשיג.

אבל נניח שאדם עדיין מצליח להיות שקוף. אנשים יפסיקו לראות את זה. האם הוא יכול לראות אותם בעצמו? לא, כי כל חלקיו, כולל העיניים, יפסיקו לשבור את קרני האור, וכתוצאה מכך, לא תופיע תמונה על הרשתית של העין. בנוסף, על מנת ליצור תמונה נראית לעין במוח האנושי, קרני האור חייבות להיקלט ברשתית ולהעביר אליה את האנרגיה שלהן. אנרגיה זו נחוצה להתרחשות האותות המגיעים דרך עצב הראייה אל המוח האנושי. אם עיניו של האדם הבלתי נראה הופכות שקופות לחלוטין, אז זה לא יקרה. ואם כן, אז יפסיק לראות כלל. האדם הבלתי נראה יהיה עיוור.

הרברט וולס לא לקח בחשבון את הנסיבות הללו ולכן העניק לגיבורו ראייה תקינה, מה שאפשר לו להטיל אימה על כל העיר מבלי שישימו לב.

1. כיצד מסודרת העין האנושית? אילו חלקים מרכיבים את המערכת האופטית? 2. תאר את התמונה המופיעה על הרשתית. 3. כיצד מועברת תמונה של עצם למוח? למה אנחנו רואים דברים ישרים ולא הפוך? 4. מדוע, כאשר אנו מסתכלים על אובייקט קרוב לאובייקט מרוחק, אנו ממשיכים לראות את התמונה הברורה שלו? 5. מהו מרחק הראייה הטוב ביותר? 6. מה היתרון בראייה בשתי עיניים? 7. מדוע האדם הבלתי נראה חייב להיות עיוור?

מנגנון עזר של מערכת הראייה ותפקודיה

מערכת החישה החזותית מצוידת במנגנון עזר מורכב, הכולל את גלגל העין ושלושה זוגות שרירים המספקים את תנועתו. האלמנטים של גלגל העין מבצעים את הטרנספורמציה העיקרית של אות האור החודר לרשתית:
המערכת האופטית של העין ממקדת תמונות ברשתית;
האישון מווסת את כמות האור הנופלת על הרשתית;
שרירי גלגל העין מבטיחים את תנועתו הרציפה.

היווצרות תמונה על הרשתית

אור טבעי המוחזר מפני השטח של עצמים הוא מפוזר, כלומר. קרני אור מכל נקודה של האובייקט בוקעות לכיוונים שונים. לכן, בהעדר מערכת אופטית של העין, קרניים מנקודה אחת של האובייקט ( א) יפגע בחלקים שונים של הרשתית ( a1, a2, a3). עין כזו תוכל להבחין ברמת ההארה הכללית, אך לא בקווי המתאר של עצמים (איור 1A).

על מנת לראות את האובייקטים של העולם הסובב, יש צורך שקרני האור מכל נקודה של העצם יפגעו רק בנקודה אחת של הרשתית, כלומר. התמונה צריכה להיות ממוקדת. ניתן להשיג זאת על ידי הצבת משטח שבירה כדורי מול הרשתית. קרני אור הנובעות מנקודה אחת ( א), לאחר שבירה על משטח כזה ייאסף בנקודה אחת a1(מוֹקֵד). לפיכך, תמונה הפוכה ברורה תופיע על הרשתית (איור 1B).

שבירה של אור מתבצעת בממשק בין שני אמצעים בעלי מדדי שבירה שונים. גלגל העין מכיל 2 עדשות כדוריות: הקרנית והעדשה. בהתאם לכך, ישנם 4 משטחי שבירה: אוויר/קרנית, קרנית/הומור מימי של החדר הקדמי של העין, הומור מימי/עדשה, עדשה/גוף זגוגית.

דִיוּר

לינה - התאמת כוח השבירה של המנגנון האופטי של העין במרחק מסוים לעצם המדובר. לפי חוקי השבירה, אם קרן אור נופלת על משטח שבירה, אזי היא סוטה בזווית התלויה בזווית כניסתה. כאשר עצם מתקרב, תשתנה זווית ההתרחשות של הקרניים הבוקעות ממנו, כך שהקרניים השבורות יתאספו בנקודה אחרת, שתהיה מאחורי הרשתית, מה שיוביל ל"טשטוש" של התמונה (איור 2B ). על מנת למקד אותו שוב, יש צורך להגדיל את כוח השבירה של המנגנון האופטי של העין (איור 2B). זה מושג על ידי עלייה בעקמומיות של העדשה, המתרחשת עם עלייה בטונוס של השריר הריסי.

ויסות תאורת הרשתית

כמות האור הנופלת על הרשתית היא פרופורציונלית לשטח האישון. קוטר האישון אצל מבוגר נע בין 1.5 ל-8 מ"מ, מה שמספק שינוי בעוצמת האור הנכנס על הרשתית בכפי 30. תגובות אישונים מסופקות על ידי שתי מערכות של שרירים חלקים של הקשתית: כאשר השרירים הטבעתיים מתכווצים, האישון מצטמצם, וכאשר השרירים הרדיאליים מתכווצים, הוא מתרחב.

עם ירידה בלומן של האישון, חדות התמונה עולה. הסיבה לכך היא שההתכווצות של האישון מונעת מאור להגיע לאזורים ההיקפיים של העדשה ובכך מבטלת עיוות תמונה עקב סטייה כדורית.

תנועות עיניים

העין האנושית מונעת על ידי שישה שרירי עיניים, אשר מוחדרים על ידי שלושה עצבים גולגולתיים - oculomotor, trochlear ו-abducens. שרירים אלו מספקים שני סוגים של תנועות של גלגל העין - תנועות עוויתיות מהירות (סקאדים) ותנועות עוקבות חלקות.

תנועות עיניים עוויתיות (סקאדים) להתעורר כאשר בוחנים חפצים נייחים (איור 3). סיבובים מהירים של גלגל העין (10 - 80 אלפיות השנייה) מתחלפות בתקופות של קיבוע מבט קבוע בנקודה אחת (200 - 600 אלפיות השנייה). זווית הסיבוב של גלגל העין במהלך סקדה אחת נעה בין מספר דקות של קשת ל-10°, וכאשר מסתכלים מאובייקט אחד למשנהו, היא יכולה להגיע ל-90°. בזוויות גדולות של עקירה, סאקאדים מלוות בסיבוב של הראש; העקירה של גלגל העין קודמת בדרך כלל לתנועת הראש.

תנועות עיניים חלקות ללוות עצמים הנעים בשדה הראייה. המהירות הזוויתית של תנועות כאלה תואמת את המהירות הזוויתית של האובייקט. אם האחרון עולה על 80°/s, אז המעקב הופך להיות משולב: תנועות חלקות מתווספות על ידי סאקאדים וסיבובי ראש.

ניסטגמוס - תחלופה תקופתית של תנועות חלקות ועוויתות. כשאדם הנוסע ברכבת מסתכל מבעד לחלון, עיניו מלוות בצורה חלקה את הנוף הנע מחוץ לחלון, ואז מבטו קופץ לנקודת קיבוע חדשה.

המרת אותות אור בקולטני אור

סוגי קולטני צילום ברשתית ותכונותיהם

ישנם שני סוגים של קולטני פוטו ברשתית (מוטות וחרוטים), הנבדלים ביניהם במבנה ובתכונות הפיזיולוגיות.

שולחן 1. תכונות פיזיולוגיות של מוטות וחרוטים

	מקלות	קונוסים
פיגמנט רגיש לאור	רודופסין	יודופסין
ספיגת פיגמנט מרבית	יש לו שני מקסימום - אחד בחלק הגלוי של הספקטרום (500 ננומטר), השני באולטרה סגול (350 ננומטר)	ישנם 3 סוגים של יודפסינים בעלי מקסימום ספיגה שונה: 440 ננומטר (כחול), 520 ננומטר (ירוק) ו-580 ננומטר (אדום)
שיעורי תאים		כל קונוס מכיל רק פיגמנט אחד. בהתאם לכך, ישנם 3 מחלקות של קונוסים הרגישים לאור עם אורכי גל שונים.
התפלגות רשתית	בחלק המרכזי של הרשתית צפיפות המוט היא כ-150,000 למ"ר, לכיוון הפריפריה היא יורדת ל-50,000 למ"ר. אין מוטות בפוסה המרכזית ובנקודה העיוורת.	צפיפות הקונוסים ב-fovea מגיעה ל-150,000 למ"מ, הם נעדרים בנקודה העיוורת, ועל שאר פני הרשתית, צפיפות הקונוסים אינה עולה על 10,000 למ"ר.
רגישות לאור	מוטות גבוהים בערך פי 500 מהקונוסים
פוּנקצִיָה	לספק שחור ולבן (ראייה סקוטוטופית)	לספק צבע (ראייה פוטוטופית)

תיאוריית הראייה הכפולה

נוכחותן של שתי מערכות קולטני אור (קונוסים ומוטות), השונות ברגישות לאור, מספקת התאמה לרמה המשתנה של האור הסביבתי. בתנאים של תאורה לא מספקת, תפיסת האור מסופקת על ידי מוטות, בעוד שלא ניתן להבחין בין הצבעים ( ראייה סקוטוטופיתה). באור בהיר, הראייה מסופקת בעיקר על ידי קונוסים, מה שמאפשר להבחין היטב בין צבעים ( ראייה פוטוטופית ).

מנגנון המרת אותות האור בפוטו-רצפטור

בקולטני הפוטו של הרשתית, האנרגיה של קרינה אלקטרומגנטית (אור) מומרת לאנרגיה של תנודות בפוטנציאל הממברנה של התא. תהליך הטרנספורמציה מתנהל במספר שלבים (איור 4).

בשלב הראשון, פוטון של אור נראה, הנופל לתוך מולקולה של פיגמנט רגיש לאור, נספג על ידי אלקטרונים p של קשרים כפולים מצומדים 11- cis-רשתית, בעוד רשתית עוברת לתוך טְרַנס-צוּרָה. סטריאומריזציה 11- cis-רשתית גורמת לשינויים קונפורמטיביים בחלק החלבון של מולקולת הרודופסין.

בשלב ה-2 מופעל חלבון הטרנסדוקין, שבמצבו הלא פעיל מכיל GDP קשור בחוזקה. לאחר אינטראקציה עם רודופסין פוטו-פעיל, טרנסדוקין מחליף את מולקולת ה-GDP עבור GTP.

בשלב השלישי, טרנסדוקין המכיל GTP יוצר קומפלקס עם cGMP-phosphodiesterase לא פעיל, מה שמוביל להפעלה של האחרון.

בשלב הרביעי, cGMP-phosphodiesterase מופעל עובר הידרוליזה תוך תאית מ-GMP ל-GMP.

בשלב ה-5, ירידה בריכוז cGMP מובילה לסגירת תעלות קטיון ולהיפרפולריזציה של קרום הפוטורצפטור.

במהלך העברת אותות מנגנון פוספודיאסטראזהוא מתחזק. במהלך תגובת הפוטורצפטור, מולקולת רודופסין נרגשת אחת מצליחה להפעיל כמה מאות מולקולות טרנסדוקין. זֶה. בשלב הראשון של העברת האות, מתרחשת הגברה פי 100-1000. כל מולקולת טרנסדוקין מופעלת מפעילה רק מולקולת פוספודיאסטראז אחת, אך זו האחרונה מזרזת את ההידרוליזה של כמה אלפי מולקולות עם GMP. זֶה. בשלב זה, האות מוגבר בעוד 1,000 -10,000 פעמים. לכן, כאשר מעבירים אות מפוטון ל-cGMP, יכולה להתרחש יותר מפי 100,000 ההגברה שלו.

עיבוד מידע ברשתית

אלמנטים של הרשת העצבית של הרשתית ותפקודיהם

הרשת העצבית של הרשתית כוללת 4 סוגים של תאי עצב (איור 5):

תאי גנגליון,
תאים דו קוטביים,
תאים אקריניים,
תאים אופקיים.

תאי גנגליון - נוירונים, שהאקסונים שלהם, כחלק מעצב הראייה, יוצאים מהעין ועוקבים למערכת העצבים המרכזית. תפקידם של תאי הגנגליון הוא להוביל עירור מהרשתית למערכת העצבים המרכזית.

תאים דו קוטביים מחברים תאי קולטן וגנגליון. שני תהליכים מסועפים יוצאים מגופו של תא דו-קוטבי: תהליך אחד יוצר מגעים סינפטיים עם מספר תאים פוטורצפטורים, השני עם מספר תאי גנגליון. תפקידם של תאים דו-קוטביים הוא להוביל עירור מקולטני פוטו לתאי גנגליון.

תאים אופקיים לחבר קולטנים סמוכים. מספר תהליכים משתרעים מגוף התא האופקי, היוצרים מגעים סינפטיים עם קולטני הפוטו. הפונקציה העיקרית של תאים אופקיים היא יישום של אינטראקציות לרוחב של קולטני פוטו.

תאים אקריניים ממוקמים בדומה לאלו האופקיים, אך הם נוצרים על ידי מגעים לא עם photoreceptor, אלא עם תאי גנגליון.

התפשטות של עירור ברשתית

כאשר פוטורצפטור מואר, מתפתח בו פוטנציאל קולטן, שהוא היפרפולריזציה. פוטנציאל הקולטן שנוצר בתא הפוטוקולטן מועבר לתאים דו-קוטביים ואופקיים באמצעות מגעים סינפטיים בעזרת מתווך.

גם דה-פולריזציה וגם היפר-פולריזציה יכולים להתפתח בתא דו-קוטבי (ראה להלן לפרטים נוספים), שמתפשט לתאי הגנגליון באמצעות מגע סינפטי. האחרונים פעילים באופן ספונטני, כלומר. יצירת פוטנציאל פעולה מתמשך בתדירות מסוימת. היפרפולריזציה של תאי הגנגליון מביאה לירידה בתדירות הדחפים העצביים, דה-פולריזציה - לעליה.

תגובות חשמליות של נוירונים ברשתית

השדה הקליטה של תא דו-קוטבי הוא אוסף של תאים קולטן צילום שאיתם הוא יוצר מגעים סינפטיים. השדה הקליטה של תא גנגליון מובן כמכלול התאים הפוטורצפטורים שאיתם תא הגנגליון הזה מחובר דרך תאים דו-קוטביים.

השדות הקליטה של תאים דו-קוטביים וגנגליון הם עגולים. בשדה הקליטה ניתן להבחין בין החלק המרכזי והפריפריאלי (איור 6). הגבול בין החלק המרכזי והפריפריאלי של השדה הקולט הוא דינמי ויכול להשתנות ככל שרמת האור משתנה.

תגובות של תאי עצב של הרשתית עם הארה של קולטני הפוטו של החלקים המרכזיים וההיקפיים של שדה הקליטה שלהם, ככלל, הפוכות. במקביל, ישנן מספר סוגים של תאים גנגליוניים ודו-קוטביים (ON -, OFF -cells), המדגימים תגובות חשמליות שונות לפעולת האור (איור 6).

שולחן 2. כיתות של תאים גנגליון ודו-קוטביים והתגובות החשמליות שלהם

שיעורי תאים	התגובה של תאי עצב כשהם מוארים על ידי קולטנים הממוקמים
	בחלק המרכזי של ה-RP	בחלק ההיקפי של ה-RP
תאים דו קוטביים עַלסוּג	שְׁלִילַת קוֹטְבִיוּת	היפרפולריזציה
תאים דו קוטביים כבויסוּג	היפרפולריזציה	שְׁלִילַת קוֹטְבִיוּת
תאי גנגליון עַלסוּג
תאי גנגליון כבויסוּג	היפרפולריזציה וירידה בתדירות AP	דפולריזציה ועלייה בתדר AP
תאי גנגליון עַל- כבויסוּג	הם נותנים תגובת ON קצרה לגירוי אור נייח ותגובת OFF קצרה להיחלשות האור.

עיבוד מידע חזותי ב-CNS

מסלולים תחושתיים של מערכת הראייה

אקסונים בעלי מיאלין של תאי גנגליון רשתית נשלחים למוח כחלק משני עצבי ראייה (איור 7). עצבי הראייה הימניים והשמאליים מתמזגים בבסיס הגולגולת ויוצרים את הכיאזמה האופטית. כאן עוברים סיבי העצב המגיעים מהחצי המדיאלי של הרשתית של כל עין לצד הנגדי, והסיבים מהחצאים הצדדיים של הרשתית ממשיכים בצורה איפסילטרלית.

לאחר החצייה, האקסונים של תאי הגנגליון בדרכי הראייה עוקבים אל הגופים הגניקולטיים הצידיים (LCB), שם הם יוצרים מגע סינפטי עם נוירונים של מערכת העצבים המרכזית. אקסונים של תאי עצב של LKT כחלק מה שנקרא. קרינה חזותית מגיעה לנוירונים של קליפת הראייה הראשונית (שדה 17 לפי ברודמן). בהמשך, לאורך החיבורים התוך-קורטיקליים, העירור מתפשט לקליפת הראייה המשנית (שדות 18b-19) ולאזורים האסוציאטיביים של הקורטקס.

המסלולים החושיים של מערכת הראייה מאורגנים בהתאם עקרון רטינוטופי - עירור מתאי גנגליון שכנים מגיע לנקודות שכנות של ה-LCT והקורטקס. פני הרשתית מוקרנים, כביכול, על פני השטח של ה- LKT והקורטקס.

רוב האקסונים של תאי הגנגליון מסתיימים ב-LCT, בעוד שחלק מהסיבים הולכים לקוליקולי העליון, להיפותלמוס, לאזור הקדם-טקטלי של גזע המוח ולגרעין של מערכת הראייה.

החיבור בין הרשתית לקוליקולי העליון משמש לוויסות תנועות העיניים.

הקרנת הרשתית אל ההיפותלמוס משמשת לזווג מקצבי יממה אנדוגניים עם תנודות יומיות ברמת ההארה.

הקשר בין הרשתית לאזור הפרקטטלי של תא המטען חשוב ביותר לוויסות לומן האישון ולאקומודציה.

הנוירונים של גרעיני מערכת הראייה, המקבלים גם קלט סינפטי מתאי גנגליון, קשורים לגרעינים הוסטיבולריים של גזע המוח. הקרנה זו מאפשרת לך להעריך את מיקומו של הגוף בחלל על סמך אותות חזותיים, וכן משמשת ליישם תגובות oculomotor מורכבות (ניסטגמוס).

עיבוד מידע חזותי ב-LCT

לנוירוני LCT יש שדות קליטה מעוגלים. התגובות החשמליות של תאים אלו דומות לאלו של תאי גנגליון.

ב-LCT, ישנם נוירונים שמתרגשים כאשר יש גבול אור/חושך בשדה הקליטה שלהם (נוירונים ניגודיים) או כאשר גבול זה נע בתוך השדה הקולט (גלאי תנועה).

עיבוד מידע חזותי בקליפת הראייה הראשונית

בהתאם לתגובה לגירויים באור, נוירונים בקליפת המוח מחולקים למספר מחלקות.

נוירונים עם שדה קליטה פשוט. העירור החזק ביותר של נוירון כזה מתרחש כאשר השדה הקליטה שלו מואר ברצועת אור בעלת אוריינטציה מסוימת. תדירות הדחפים העצביים הנוצרים על ידי נוירון כזה פוחתת עם שינוי בכיוון רצועת האור (איור 8A).

נוירונים בעלי שדה קליטה מורכב. דרגת העירור המקסימלית של הנוירון מושגת כאשר גירוי האור נע בתוך אזור ה-ON של השדה הקולט בכיוון מסוים. תנועת גירוי האור בכיוון אחר או יציאתו של גירוי האור מחוץ לאזור ה-ON גורמת לעירור חלש יותר (איור 8B).

נוירונים עם שדה קליטה סופר-מורכב. העירור המקסימלי של נוירון כזה מושג תחת פעולתו של גירוי קל בתצורה מורכבת. לדוגמה, ידועים נוירונים, שהעירור החזק ביותר שלהם מתפתח כאשר חוצים שני גבולות בין אור לחושך בתוך אזור ה-ON של השדה הקולט (איור 23.8 C).

למרות הכמות העצומה של נתונים ניסויים על דפוסי תגובת התא לגירויים חזותיים שונים, אין כיום תיאוריה שלמה המסבירה את מנגנוני עיבוד המידע החזותי במוח. איננו יכולים להסביר כיצד התגובות החשמליות המגוונות של נוירונים ברשתית, LC וקורטקס מספקות זיהוי דפוסים ותופעות אחרות של תפיסה חזותית.

התאמה של פונקציות מכשיר עזר

תקנת מגורים. השינוי בעקמומיות העדשה מתבצע בעזרת שריר הריסי. עם התכווצות השריר הריסי, העקמומיות של המשטח הקדמי של העדשה גדל ועוצמת השבירה עולה. סיבי השריר החלקים של השריר הריסי עוברים עצבים על ידי נוירונים פוסט-גנגליוניים שגופם ממוקם בגנגליון הריסי.

גירוי הולם לשינוי מידת עקמומיות העדשה הוא הטשטוש של התמונה על הרשתית, אשר מתועדת על ידי הנוירונים של הקורטקס הראשוני. עקב החיבורים כלפי מטה של הקורטקס, דרגת העירור של נוירונים באזור ה-preectal משתנה, מה שבתורו גורם להפעלה או עיכוב של נוירונים פר-גנגליונים של הגרעין האוקולומוטורי (Edinger–Westphal nucleus) ונוירונים פוסט-גנגליונים של הגנגליון הריסי.

ויסות לומן של האישון. התכווצות אישונים מתרחשת כאשר סיבי השריר החלק הטבעתי של הקרנית, אשר מועצבים על ידי נוירונים פוסט-גנגליוניים פאראסימפתטיים של הגנגליון הריסי, מתכווצים. העירור של האחרון מתרחש בעוצמה גבוהה של אור על הרשתית, הנתפסת על ידי הנוירונים של קליפת המוח החזותית הראשונית.

הרחבת אישונים מתבצעת על ידי התכווצות של השרירים הרדיאליים של הקרנית, אשר מועצבים על ידי נוירונים סימפטיים של HSP. הפעילות של האחרון נמצאת בשליטה של המרכז ה-ciliospinal ואזור ה-preectal. הגירוי להרחבת אישונים הוא ירידה ברמת ההארה של הרשתית.

ויסות תנועות עיניים. חלק מסיבי תאי הגנגליון עוקבים אחר הנוירונים של הקוליקולי העליון (המוח האמצעי), הקשורים לגרעיני העצב האוקולומוטורי, הטרוקליארי והאבדוקנס, שהנוירונים שלהם מעצבבים את סיבי השריר המפוספסים של שרירי העין. תאי העצב של הפקעות העליונות יקבלו קלט סינפטי מקולטנים וסטיבולריים, פרופריורצפטורים של שרירי הצוואר, מה שמאפשר לגוף לתאם את תנועות העיניים עם תנועות הגוף במרחב.

תופעות של תפיסה חזותית

זיהוי תבנית

למערכת הראייה יש יכולת יוצאת דופן לזהות אובייקט במגוון דרכים של דמותו. אנו יכולים לזהות תמונה (פנים מוכרות, אות וכו') כאשר חלק מחלקיה חסרים, כאשר היא מכילה אלמנטים מיותרים, כאשר היא מכוונת אחרת במרחב, בעלת ממדים זוויתיים שונים, מופנית אלינו על ידי צדדים שונים. וכו' פ. (איור 9). המנגנונים הנוירופיזיולוגיים של תופעה זו נחקרים כעת באופן אינטנסיבי.

קביעות של צורה וגודל

ככלל, אנו תופסים את האובייקטים הסובבים כלא משתנים בצורתם ובגודלם. למרות שלמעשה צורתם וגודלם ברשתית אינם קבועים. לדוגמה, רוכב אופניים בשדה הראייה מופיע תמיד באותו גודל ללא קשר למרחק אליו. גלגלי האופניים נתפסים כעגולים, אם כי למעשה התמונות שלהם על הרשתית עשויות להיות אליפסות צרות. תופעה זו מדגימה את תפקידה של הניסיון בחזון העולם הסובב. המנגנונים הנוירופיזיולוגיים של תופעה זו אינם ידועים כיום.

תפיסת עומק

תמונת העולם הסובב על הרשתית שטוחה. עם זאת, אנו רואים את העולם כנפח. ישנם מספר מנגנונים המספקים בנייה של חלל תלת מימדי המבוסס על תמונות שטוחות שנוצרות על הרשתית.

מכיוון שהעיניים ממוקמות במרחק מסוים זו מזו, התמונות הנוצרות על הרשתית של העיניים השמאלית והימנית שונות במקצת זו מזו. ככל שהאובייקט קרוב יותר למתבונן, כך התמונות הללו יהיו שונות.

תמונות חופפות עוזרות גם להעריך את מיקומן היחסי בחלל. תמונה של אובייקט קרוב יכולה לחפוף את התמונה של אחד רחוק, אבל לא להיפך.

כאשר ראשו של המתבונן יזוז, התמונות של העצמים הנצפים על הרשתית יעברו גם הם (תופעת פרלקסה). עבור אותה הסטת ראש, תמונות של עצמים קרובים יזוזו יותר מאשר תמונות של עצמים מרוחקים.

תפיסת השקט של החלל

אם, לאחר שסגרנו עין אחת, נלחץ אצבע על גלגל העין השני, אז נראה שהעולם סביבנו זז הצידה. בתנאים רגילים, העולם שמסביב הוא נייח, אם כי התמונה על הרשתית "קופצת" ללא הרף עקב תנועת גלגלי העיניים, סיבובי ראש ושינויים בתנוחת הגוף בחלל. תפיסת חוסר התנועה של המרחב שמסביב מובטחת על ידי העובדה שעיבוד התמונות החזותיות לוקח בחשבון מידע על תנועת העיניים, תנועות הראש ומיקומו של הגוף בחלל. מערכת החישה החזותית מסוגלת "להחסיר" את תנועות העיניים והגוף שלה מתנועת התמונה על הרשתית.

תיאוריות של ראיית צבעים

תיאוריית שלושה מרכיבים

מבוסס על העיקרון של ערבוב תוספים טריכרומטי. לפי תיאוריה זו, שלושת סוגי הקונוסים (רגישים לאדום, ירוק וכחול) פועלים כמערכות קולטנים עצמאיות. על ידי השוואת עוצמת האותות משלושת סוגי הקונוסים, מערכת החישה החזותית מייצרת "הטיה תוספת וירטואלית" ומחשבת את הצבע האמיתי. מחברי התיאוריה הם יונג, מקסוול, הלמהולץ.

תורת הצבעים היריב

הוא מניח שניתן לתאר כל צבע באופן חד משמעי על ידי ציון מיקומו בשני סולמות - "כחול-צהוב", "אדום-ירוק". צבעים השוכנים בקטבים של סולמות אלו נקראים צבעי יריב. תיאוריה זו נתמכת על ידי העובדה שישנם נוירונים ברשתית, LC וקורטקס המופעלים כאשר השדה הקולט שלהם מואר באור אדום ומעוכבים כאשר האור ירוק. נוירונים אחרים יורים כאשר הם נחשפים לצהוב ומעכבים כאשר הם נחשפים לכחול. ההנחה היא שעל ידי השוואת מידת העירור של הנוירונים של המערכת "אדום-ירוק" ו"צהוב-כחול", מערכת החישה החזותית יכולה לחשב את מאפייני הצבע של האור. מחברי התיאוריה הם מאך, גרינג.

לפיכך, קיימות עדויות ניסיוניות לשתי תיאוריות ראיית הצבע. נחשב כרגע. שתיאוריית שלושת המרכיבים מתארת בצורה מספקת את מנגנוני תפיסת הצבע ברמת קולטני הפוטו ברשתית, ותאוריית הצבעים המנוגדים מתארת את מנגנוני תפיסת הצבע ברמת הרשתות העצביות.

דרך העין, לא דרך העין
המוח יכול לראות את העולם.
וויליאם בלייק

מטרות השיעור:

חינוכי:

לחשוף את המבנה והמשמעות של המנתח החזותי, תחושות חזותיות ותפיסה;
להעמיק את הידע על המבנה והתפקוד של העין כמערכת אופטית;
להסביר כיצד נוצרת תמונה על הרשתית,
לתת מושג על קוצר ראייה ורוחק ראייה, על סוגי תיקון הראייה.

מתפתח:

לגבש יכולת התבוננות, השוואה והסקת מסקנות;
להמשיך לפתח חשיבה לוגית;
להמשיך לגבש רעיון של אחדות המושגים של העולם הסובב.

חינוכי:

לטפח יחס זהיר לבריאותו, לחשוף את נושאי ההיגיינה החזותית;
להמשיך לפתח גישה אחראית ללמידה.

צִיוּד:

טבלה "נתח חזותי",
דגם עיניים מתקפל,
הכנה רטובה "עין היונקים",
יד עם איורים.

במהלך השיעורים

1. רגע ארגוני.

2. מימוש ידע. חזרה על הנושא "מבנה העין".

3. הסבר על החומר החדש:

מערכת אופטית של העין.

רִשׁתִית. היווצרות תמונות על הרשתית.

אשליה אופטית.

לינה בעיניים.

היתרון של ראייה בשתי עיניים.

תנועות עיניים.

פגמים חזותיים, תיקונם.

היגיינת הראייה.

4. תיקון.

5. תוצאות השיעור. הגדרת שיעורי בית.

חזרה על הנושא "מבנה העין".

מורה לביולוגיה:

בשיעור האחרון למדנו את הנושא "מבנה העין". בואו נסקור את התוכן של שיעור זה. המשך המשפט:

1) אזור הראייה של ההמיספרות המוחיות ממוקם ב ...

2) נותן צבע לעין...

3) המנתח מורכב מ...

4) איברי עזר של העין הם ...

5) לגלגל העין יש ... קונכיות

6) קמור - עדשה קעורה של גלגל העין היא ...

באמצעות התמונה, ספר לנו על המבנה והמטרה של החלקים המרכיבים את העין.

הסבר על חומר חדש.

מורה לביולוגיה:

העין היא איבר הראייה אצל בעלי חיים ובני אדם. זהו מכשיר מתכוונן עצמי. זה מאפשר לך לראות עצמים קרובים ורחוקים. לאחר מכן העדשה מתכווצת כמעט לכדור, ואז נמתחת, ובכך משנה את אורך המוקד.

המערכת האופטית של העין מורכבת מהקרנית, העדשה ומגוף הזגוגית.

הרשתית (קרום הרשתית המכסה את קרקעית העין) בעובי של 0.15-0.20 מ"מ והיא מורכבת ממספר שכבות של תאי עצב. השכבה הראשונה צמודה לתאי הפיגמנט השחור. הוא נוצר על ידי קולטנים חזותיים - מוטות וחרוטים. ברשתית האדם יש פי מאות יותר מוטות מאשר קונוסים. מוטות מתרגשים מהר מאוד מאור דמדומים חלש, אך אינם יכולים לתפוס צבע. קונוסים נרגשים לאט ורק על ידי אור בהיר - הם מסוגלים לתפוס צבע. המוטות מפוזרים באופן שווה על פני הרשתית. ממש מול האישון ברשתית יש כתם צהוב, המורכב אך ורק מקונוסים. כאשר בוחנים חפץ, המבט נע כך שהתמונה נופלת על הכתם הצהוב.

ענפים משתרעים מתאי העצב. במקום אחד של הרשתית, הם מתאספים בצרור ויוצרים את עצב הראייה. יותר ממיליון סיבים נושאים מידע חזותי למוח בצורה של דחפים עצביים. המקום הזה, נטול קולטנים, נקרא נקודה עיוורת. ניתוח הצבע, הצורה, ההארה של עצם, פרטיו, שהחל ברשתית, מסתיים באזור הקורטקס. כל המידע נאסף כאן, הוא מפוענח ומסוכם. כתוצאה מכך נוצר רעיון לגבי הנושא. "ראה" את המוח, לא את העין.

אז הראייה היא תהליך תת-קורטיקלי. זה תלוי באיכות המידע המגיע מהעיניים לקליפת המוח (אזור העורף).

מורה לפיזיקה:

גילינו שהמערכת האופטית של העין מורכבת מהקרנית, העדשה ומגוף הזגוגית. אור, שנשבר במערכת האופטית, נותן תמונות אמיתיות, מוקטנות והפוכות של העצמים הנבדקים על הרשתית.

יוהנס קפלר (1571 - 1630) היה הראשון שהוכיח שהתמונה על הרשתית מתהפכת על ידי בניית נתיב הקרניים במערכת האופטית של העין. כדי לבחון את המסקנה הזו, המדען הצרפתי רנה דקארט (1596 - 1650) לקח עין שור ולאחר שגירד שכבה אטומה מהקיר האחורי שלו, הניח אותה בחור שנעשה בתריס חלון. ובדיוק שם, על הקיר השקוף של קרקעית הקרקע, הוא ראה תמונה הפוכה של התמונה הנצפית מהחלון.

מדוע, אם כן, אנו רואים את כל העצמים כפי שהם, כלומר. הפוך?

העובדה היא שתהליך הראייה מתוקן ברציפות על ידי המוח, שמקבל מידע לא רק דרך העיניים, אלא גם דרך איברי חישה אחרים.

בשנת 1896, הפסיכולוג האמריקאי ג'יי סטרטון הקים ניסוי על עצמו. הוא הרכיב משקפיים מיוחדים, שבזכותם התמונות של חפצים מסביב על הרשתית של העין לא היו הפוכים, אלא ישירות. ומה? העולם במוחו של סטרטון התהפך. הוא התחיל לראות הכל הפוך. בשל כך, נוצרה חוסר התאמה בעבודת העיניים עם חושים אחרים. המדען פיתח תסמינים של מחלת ים. במשך שלושה ימים הוא חש בחילה. עם זאת, ביום הרביעי הגוף החל לחזור לקדמותו, וביום החמישי החל סטרטון להרגיש כמו לפני הניסוי. מוחו של המדען התרגל לתנאי העבודה החדשים, והוא שוב החל לראות את כל העצמים ישרים. אבל כשהוריד את המשקפיים, הכל התהפך שוב. תוך שעה וחצי הראייה שלו חזרה, והוא שוב החל לראות כרגיל.

זה מוזר שהתאמה כזו אופיינית רק למוח האנושי. כאשר, באחד הניסויים, הרכיבו קוף משקפיים מתהפכות, הוא קיבל מכה פסיכולוגית כזו, שלאחר ביצוע מספר תנועות לא נכונות ונפילה, הוא הגיע למצב הדומה לתרדמת. הרפלקסים שלה החלו לדעוך, לחץ הדם שלה ירד, ונשימתה הפכה תכופה ורדודה. אין דבר כזה בבני אדם. עם זאת, המוח האנושי לא תמיד מסוגל להתמודד עם ניתוח התמונה המתקבלת על הרשתית. במקרים כאלה מתעוררות אשליות של ראייה – האובייקט הנצפה נראה לנו לא כמו שהוא באמת.

העיניים שלנו אינן יכולות לתפוס את טבעם של חפצים. לכן, אין לכפות עליהם אשליות הגיון. (לוקריטיוס)

הונאה עצמית חזותית

לעתים קרובות אנו מדברים על "הטעיית הראייה", "הטעיית השמיעה", אך ביטויים אלו אינם נכונים. אין הטעיות של רגשות. הפילוסוף קאנט אמר על כך כראוי: "החושים אינם מטעים אותנו - לא בגלל שהם תמיד שופטים נכון, אלא בגלל שהם לא שופטים בכלל".

מה, אם כן, מטעה אותנו במה שמכונה "הטעיות" של החושים? כמובן, מה במקרה זה "שופטים", דהיינו. המוח שלנו. ואכן, רוב האשליות האופטיות תלויות אך ורק בעובדה שאנו לא רק רואים, אלא גם מנמקים באופן לא מודע, ומטעים את עצמנו באופן לא רצוני. אלו הטעיות של שיפוט, לא של רגשות.

גלריית תמונות, או מה אתה רואה

בת, אמא ואבא משופם?

הודי מביט בגאווה בשמש ואסקימו עם ברדס שגבו מופנה...

גברים צעירים וזקנים

נשים צעירות וזקנות

האם הקווים מקבילים?

האם מרובע הוא ריבוע?

איזו אליפסה גדולה יותר - התחתונה או העליונה הפנימית?

מה עוד באיור הזה - גובה או רוחב?

איזה קו הוא המשכו של הראשון?

האם אתה שם לב ל"רעד" של המעגל?

יש עוד תכונה של ראייה שאי אפשר להתעלם ממנה. ידוע שכאשר המרחק מהעדשה לאובייקט משתנה, משתנה גם המרחק לתמונה שלה. כיצד נשארת תמונה ברורה על הרשתית כאשר אנו מעבירים את המבט מאובייקט מרוחק לקרוב יותר?

כידוע, השרירים המחוברים לעדשה מסוגלים לשנות את עקמומיות המשטחים שלה ובכך את הכוח האופטי של העין. כאשר אנו מסתכלים על עצמים מרוחקים, השרירים הללו נמצאים במצב רגוע והעקמומיות של העדשה קטנה יחסית. כשמסתכלים על עצמים קרובים, שרירי העין דוחסים את העדשה, והעקמומיות שלה, וכתוצאה מכך, הכוח האופטי, גדלים.

היכולת של העין להסתגל לראייה גם קרוב וגם רחוק נקראת דִיוּר(מ-lat. accomodatio - התאמה).

הודות להתאמה, אדם מצליח למקד תמונות של עצמים שונים באותו מרחק מהעדשה - על הרשתית.

עם זאת, עם מיקום קרוב מאוד של האובייקט הנבחן, המתח של השרירים המעוותים את העדשה עולה, ועבודת העין הופכת מעייפת. המרחק האופטימלי לקריאה וכתיבה לעין רגילה הוא כ-25 ס"מ. מרחק זה נקרא מרחק הראייה הטוב ביותר.

מורה לביולוגיה:

מה היתרונות של ראייה בשתי העיניים?

1. שדה הראייה של אדם גדל.

2. הודות לנוכחותן של שתי עיניים אנו יכולים להבחין איזה אובייקט קרוב יותר, מה יותר רחוק מאיתנו.

העובדה היא שעל הרשתית של העיניים הימנית והשמאלית, התמונות שונות זו מזו (המקבילות לתצוגה של חפצים, כביכול, מימין ומשמאל). ככל שהאובייקט קרוב יותר, ההבדל הזה בולט יותר. זה יוצר רושם של הבדל במרחקים. אותה יכולת של העין מאפשרת לראות את האובייקט בנפח, ולא שטוח. יכולת זו נקראת ראייה סטריאוסקופית. העבודה המשותפת של שתי ההמיספרות המוחיות מספקת הבחנה בין עצמים, צורתם, גודלם, מיקומם, תנועתם. ההשפעה של מרחב תלת מימדי יכולה להתעורר כאשר אנו רואים תמונה שטוחה.

במשך מספר דקות, התבונן בתמונה במרחק של 20 - 25 ס"מ מהעיניים.

במשך 30 שניות, הביטו במכשפה על המטאטא מבלי להסיט את מבטו.

העבר את מבטך במהירות לציור של הטירה והסתכל, סופר עד 10, בפתח השער. בפתיחה תראו מכשפה לבנה על רקע אפור.

כשאתה מסתכל על העיניים שלך במראה, אתה בוודאי שם לב ששתי העיניים מבצעות תנועות גדולות ובקושי מורגשות בו-זמנית, באותו כיוון.

העיניים תמיד נראות ככה? איך אנחנו מתנהגים בחדר מוכר? למה אנחנו צריכים תנועות עיניים? הם נחוצים עבור הבדיקה הראשונית. במבט מסביב, אנו יוצרים תמונה הוליסטית, וכל זה מועבר לאחסון בזיכרון. לכן, כדי לזהות חפצים ידועים, אין צורך בתנועת עיניים.

מורה לפיזיקה:

אחד המאפיינים העיקריים של הראייה הוא חדות הראייה. הראייה של אנשים משתנה עם הגיל, כי. העדשה מאבדת מגמישות, היכולת לשנות את העקמומיות שלה. יש רוחק ראייה או קוצר ראייה.

קוצר ראייה הוא חוסר ראייה שבו קרניים מקבילות, לאחר שבירה בעין, אינן נאספות על הרשתית, אלא קרוב יותר לעדשה. לכן, תמונות של עצמים רחוקים מתבררות כמטושטשות ומטושטשות על הרשתית. כדי לקבל תמונה חדה על הרשתית יש לקרב את האובייקט המדובר לעין.

מרחק הראייה הטוב ביותר עבור אדם קוצר ראייה הוא פחות מ-25 ס"מ, כך שאנשים עם חוסר דומה של רניום נאלצים לקרוא את הטקסט, ולהניח אותו קרוב לעיניים. קוצר ראייה יכול לנבוע מהסיבות הבאות:

כוח אופטי מופרז של העין;
התארכות העין לאורך הציר האופטי שלה.

היא מתפתחת בדרך כלל במהלך שנות הלימודים וקשורה, ככלל, לקריאה או כתיבה ממושכת, במיוחד באור נמוך ומיקום לא נכון של מקורות אור.

רוחק ראייה הוא ליקוי בראייה שבו קרניים מקבילות, לאחר שבירה בעין, מתכנסות בזווית כזו שהמוקד אינו ממוקם על הרשתית, אלא מאחוריה. תמונות של עצמים מרוחקים על הרשתית מתגלים שוב כמטושטשים, מטושטשים.

מורה לביולוגיה:

כדי למנוע עייפות ראייה, ישנם מספר סטים של תרגילים. אנו מציעים לך כמה מהם:

אופציה 1 (משך 3-5 דקות).

1. עמדת מוצא – ישיבה במצב נוח: עמוד השדרה ישר, העיניים פקוחות, המבט מכוון ישר. זה מאוד קל לעשות, בלי לחץ.

הביטו שמאלה - ישר, ימינה - ישר, למעלה - ישר, למטה - ישר, ללא דיחוי בעמדה המוקצבת. חזור 1-10 פעמים.

2. הסתכלו באלכסון: שמאלה - למטה - ישר, ימינה - למעלה - ישר, ימין - למטה - ישר, שמאלה - למעלה - ישר. ובהדרגה להגדיל את העיכובים במצב המוקצה, הנשימה היא שרירותית, אבל לוודא שאין עיכוב. חזור 1-10 פעמים.

3. תנועות עיניים מעגליות: 1 עד 10 עיגולים ימינה ושמאלה. מהר יותר בהתחלה, ואז האט בהדרגה.

4. הסתכלו על קצה האצבע או העיפרון המוחזק במרחק של 30 ס"מ מהעיניים ואז למרחקים. חזור מספר פעמים.

5. הבט ישר קדימה בריכוז ודומם, מנסה לראות יותר ברור, ואז למצמץ כמה פעמים. סגור את העפעפיים, ואז תמצמץ כמה פעמים.

6. שינוי אורך המוקד: הסתכלו על קצה האף, ואז למרחקים. חזור מספר פעמים.

7. עסו את עפעפי העיניים, ליטפו אותם בעדינות בעזרת האצבע המורה והאמצעית בכיוון מהאף לרקות. או: עוצמים עיניים ובעזרת כריות כף היד, נוגעות בעדינות רבה, מציירים לאורך העפעפיים העליונים מהרקות ועד לגשר האף והגב, רק 10 פעמים בקצב ממוצע.

8. שפשפו את כפות הידיים זו בזו ובקלות, ללא מאמץ, כסו בהן את העיניים שעצמו בעבר כדי לחסום אותן לחלוטין מהאור למשך דקה. תאר לעצמך שאתה צולל לתוך חושך מוחלט. עיניים פקוחות.

אפשרות 2 (משך 1-2 דקות).

1. בציון 1-2, קיבוע העיניים על חפץ קרוב (מרחק 15-20 ס"מ), בציון 3-7, המבט מועבר לאובייקט מרוחק. בספירה של 8, המבט מועבר שוב לאובייקט הקרוב.

2. עם ראש ללא תנועה, על חשבון 1, סובבו את העיניים אנכית למעלה, על חשבון 2 - למטה, ואז שוב למעלה. חזור 10-15 פעמים.

3. עצמו את העיניים למשך 10-15 שניות, פתחו והזיזו את העיניים ימינה ושמאלה, ואז למעלה ולמטה (5 פעמים). בחופשיות, ללא מתח, הביטו למרחוק.

אפשרות 3 (משך 2-3 דקות).

התרגילים מתבצעים בתנוחת "ישיבה", נשען לאחור בכיסא.

1. הביטו ישר קדימה למשך 2-3 שניות, ולאחר מכן הורידו את העיניים למטה למשך 3-4 שניות. חזור על התרגיל במשך 30 שניות.

2. הרימו את העיניים למעלה, הורידו אותן למטה, קחו את העיניים ימינה ואז שמאלה. חזור 3-4 פעמים. משך 6 שניות.

3. הרימו את העיניים למעלה, עשו אותן תנועות מעגליות נגד כיוון השעון, ואז בכיוון השעון. חזור 3-4 פעמים.

4. עצמו את העיניים בחוזקה למשך 3-5 שניות, פתחו למשך 3-5 שניות. חזור 4-5 פעמים. משך 30-50 שניות.

קונסולידציה.

מוצעים מצבים לא סטנדרטיים.

1. תלמיד קוצר ראייה תופס את האותיות הכתובות על הלוח כמעורפלות ומטושטשות. הוא צריך לאמץ את ראייתו כדי להתאים את עינו ללוח או למחברת, דבר שמזיק הן למערכת הראייה והן למערכת העצבים. הצע עיצוב של משקפיים כאלה לתלמידי בית הספר כדי למנוע מתח בעת קריאת טקסט מהלוח.

2. כאשר העדשה של אדם נעשית עכורה (למשל עם קטרקט), לרוב מסירים אותה ומחליפים אותה בעדשת פלסטיק. החלפה כזו מונעת מהעין את יכולת ההכלה והמטופל צריך להשתמש במשקפיים. לאחרונה, בגרמניה, החלו לייצר עדשה מלאכותית שיכולה להתמקד בעצמה. נחשו איזו תכונה עיצובית הומצאה לאירוח העין?

3. H. G. Wells כתב את הרומן The Invisible Man. אישיות בלתי נראית תוקפנית רצתה להכניע את כל העולם. חושבים על הכישלון של הרעיון הזה? מתי חפץ בסביבה בלתי נראה? כיצד יכולה עינו של האדם הבלתי נראה לראות?

תוצאות השיעור. הגדרת שיעורי בית.

§ 57, 58 (ביולוגיה),
§ 37.38 (פיסיקה), מציעים משימות לא סטנדרטיות בנושא הנלמד (אופציונלי).

חשוב להכיר את מבנה הרשתית וכיצד אנו מקבלים מידע חזותי, לפחות בצורה הכללית ביותר.

1. תסתכל על מבנה העיניים. לאחר שקרני האור עוברות בעדשה, הן חודרות לגוף הזגוגית ונופלות על המעטפת הפנימית הדקה מאוד של העין - הרשתית. היא זו שמשחקת את התפקיד הראשי בתיקון התמונה. הרשתית היא החוליה המרכזית של המנתח החזותי שלנו.

הרשתית צמודה לכורואיד, אך באופן רופף באזורים רבים. כאן הוא נוטה לקלף במחלות שונות. במחלות של הרשתית, הכורואיד מעורב לעתים קרובות בתהליך הפתולוגי. אין קצות עצבים בכורואיד, לכן, כאשר הוא חולה, כאב אינו מתרחש, בדרך כלל מאותת על איזושהי תקלה.

ניתן לחלק פונקציונלית את הרשתית התופסת אור למרכז (אזור הכתם הצהוב) והיקפי (שאר פני השטח של הרשתית). בהתאם לכך, מבחינים בין ראייה מרכזית, המאפשרת לראות בבירור את הפרטים העדינים של עצמים, לבין ראייה היקפית, שבה צורתו של עצם נתפסת בצורה פחות ברורה, אך בעזרתה מתרחשת התמצאות במרחב.

2. לרשת יש מבנה רב שכבתי מורכב. הוא מורכב מקולטני פוטו (נוירו-אפיתל מיוחד) ותאי עצב. קולטני הפוטו הממוקמים ברשתית העין מתחלקים לשני סוגים, הנקראים לפי צורתם: קונוסים ומוטות. מוטות (יש כ-130 מיליון מהם ברשתית) הם בעלי רגישות גבוהה לאור ומאפשרים לראות באור גרוע, הם אחראים גם על הראייה ההיקפית. קונוסים (יש כ-7 מיליון כאלה ברשתית), להיפך, דורשים יותר אור לעירור שלהם, אבל הם שמאפשרים לראות פרטים עדינים (הם אחראים על הראייה המרכזית) ומאפשרים להבחין צבעים. הריכוז הגדול ביותר של קונוסים נמצא באזור הרשתית המכונה מקולה או מקולה, התופס כ-1% משטח הרשתית.

המוטות מכילים סגול ויזואלי, שבגללו הם מתרגשים מהר מאוד ובאור חלש. ויטמין A מעורב ביצירת סגול חזותי, כאשר מחסור בו מפתח את מה שנקרא עיוורון לילה. הקונוסים אינם מכילים סגול חזותי, ולכן הם נרגשים לאט ורק באור בהיר, אך הם מסוגלים לקלוט צבע: המקטעים החיצוניים של שלושת סוגי הקונוסים (רגישים לכחול, ירוק ואדום) מכילים פיגמנטים חזותיים משלושה סוגים, שספקטרום הספיגה שלהם נמצא באזורים כחולים, ירוקים ואדומים של הספקטרום.

3 . במוטות ובקונוסים הממוקמים בשכבות החיצוניות של הרשתית, אנרגיית האור מומרת לאנרגיה חשמלית של רקמת העצבים. דחפים המתעוררים בשכבות החיצוניות של הרשתית מגיעים לנוירוני הביניים הממוקמים בשכבות הפנימיות שלה, ולאחר מכן לתאי העצב. התהליכים של תאי עצב אלה מתכנסים באופן רדיאלי לאזור אחד של הרשתית ויוצרים את הדיסק האופטי, הנראה לעין בעת בחינת קרקעית העין.

עצב הראייה מורכב מתהליכים של תאי עצב ברשתית ויוצא מגלגל העין ליד הקוטב האחורי שלו. הוא נושא אותות מקצות העצבים אל המוח.

כשהוא יוצא מהעין, עצב הראייה מתחלק לשני חצאים. החצי הפנימי מצטלב עם אותו חצי של העין השנייה. הצד הימני של הרשתית של כל עין מעביר דרך עצב הראייה את הצד הימני של התמונה לצד ימין של המוח, והצד השמאלי של הרשתית, בהתאמה, את הצד השמאלי של התמונה לצד השמאלי של הרשתית. מוֹחַ. התמונה הכוללת של מה שאנו רואים נוצרת מחדש ישירות על ידי המוח.

לפיכך, תפיסה חזותית מתחילה בהקרנה של תמונה על הרשתית ועירור של קולטני פוטו, ולאחר מכן המידע המתקבל מעובד ברצף במרכזי הראייה התת-קורטיקליים והקורטיקליים. כתוצאה מכך, עולה תמונה ויזואלית, שבזכות האינטראקציה של המנתח החזותי עם מנתחים אחרים וניסיון מצטבר (זיכרון חזותי), משקפת נכונה את המציאות האובייקטיבית. על רשתית העין מתקבלת תמונה מצומצמת והפוכה של האובייקט, אך אנו רואים את התמונה ישרה ובגודל אמיתי. זה קורה גם כי יחד עם תמונות חזותיות, גם דחפים עצביים מהשרירים האוקולומוטוריים נכנסים למוח, למשל, כאשר אנו מסתכלים למעלה, השרירים מסובבים את העיניים למעלה. שרירי העיניים פועלים באופן רציף, ומתארים את קווי המתאר של האובייקט, ותנועות אלו מתועדות גם על ידי המוח.

מבנה העין.

העין האנושית היא מנתח חזותי, אנו מקבלים 95% מהמידע על העולם סביבנו דרך העיניים. אדם מודרני צריך לעבוד עם חפצים קרובים כל היום: להסתכל על מסך מחשב, לקרוא וכו'. העיניים שלנו נמצאות בלחץ עצום, וכתוצאה מכך אנשים רבים סובלים ממחלות עיניים ולקות ראייה. כולם צריכים לדעת איך העין פועלת, מה הם תפקידיה.

העין היא מערכת אופטית, יש לה צורה כמעט כדורית. העין היא גוף כדורי בקוטר של כ-25 מ"מ ומסה של 8 גרם. קירות גלגל העין נוצרים על ידי שלוש קונכיות. חיצונית - מעטפת החלבון מורכבת מרקמת חיבור אטומה צפופה. הוא מאפשר לעין לשמור על צורתה. המעטפת הבאה של העין היא כלי הדם, היא מכילה את כל כלי הדם המזינים את רקמות העין. הכורואיד שחור מכיוון שתאיו מכילים פיגמנט שחור הסופג קרני אור, ומונע מהם להתפזר סביב העין. הכורואיד עובר לקשתית 2, אצל אנשים שונים יש לו צבע שונה, שקובע את צבע העיניים. הקשתית היא דיאפרגמה שרירית טבעתית שבמרכזה חור קטן - האישון 3. היא שחורה כי המקום שממנו לא מגיעות קרני האור נתפס בעינינו כשחור. דרך האישון, קרני אור חודרות לעין, אך אינן יוצאות חזרה, כשהן כלואות, כביכול. האישון מווסת את זרימת האור לתוך העין, מצטמצם או מתרחב באופן רפלקסיבי, האישון יכול להיות בגודל של 2 עד 8 מ"מתלוי בתאורה.

בין הקרנית לקשתית יש נוזל מימי שמאחוריו - עֲדָשָׁה 4. העדשה היא עדשה דו קמורה, היא אלסטית, ויכולה לשנות את העקמומיות שלה בעזרת שריר הריסי 5, לכן מובטח מיקוד מדויק של קרני האור. . מקדם השבירה של העדשה הוא 1.45. מאחורי העדשה נמצאת גוף זגוגי 6, הממלא את החלק העיקרי של העין. לגוף הזגוגי ולהומור המימי יש מקדם שבירה כמעט זהה לזה של מים - 1.33. הקיר האחורי של הסקלרה מכוסה בסיבים דקים מאוד המכסים את תחתית העין, ונקראים רִשׁתִית 7. סיבים אלו הםהסתעפות של עצב הראייה. התמונה מופיעה על הרשתית. המיקום של התמונה הטובה ביותר, אשר ממוקם מעל היציאה של עצב הראייה, נקרא כתם צהוב 8, והאזור של הרשתית שבו עצב הראייה עוזב את העין, שאינו מייצר תמונה, נקרא נקודה מתה 9.

תמונה בעין.

עכשיו שקול את העין כמערכת אופטית. זה כולל את הקרנית, העדשה, גוף הזגוגית. התפקיד העיקרי ביצירת התמונה שייך לעדשה. זה ממקד את הקרניים ברשתית, וכתוצאה מכך תמונה הפוכה מופחתת אמיתית של עצמים, שהמוח מתקן לתמונה ישרה. הקרניים ממוקדות ברשתית, בדופן האחורית של העין.

בסעיף "ניסויים" ניתנת דוגמה כיצד ניתן לקבל תמונה של מקור אור על האישון, שנוצר על ידי קרניים המוחזרות מהעין.

דרך העין, לא דרך העין
המוח יכול לראות את העולם.
וויליאם בלייק

מטרות השיעור:

חינוכי:

לחשוף את המבנה והמשמעות של המנתח החזותי, תחושות חזותיות ותפיסה;
להעמיק את הידע על המבנה והתפקוד של העין כמערכת אופטית;
להסביר כיצד נוצרת תמונה על הרשתית,
לתת מושג על קוצר ראייה ורוחק ראייה, על סוגי תיקון הראייה.

מתפתח:

לגבש יכולת התבוננות, השוואה והסקת מסקנות;
להמשיך לפתח חשיבה לוגית;
להמשיך לגבש רעיון של אחדות המושגים של העולם הסובב.

חינוכי:

לטפח יחס זהיר לבריאותו, לחשוף את נושאי ההיגיינה החזותית;
להמשיך לפתח גישה אחראית ללמידה.

צִיוּד:

טבלה "נתח חזותי",
דגם עיניים מתקפל,
הכנה רטובה "עין היונקים",
יד עם איורים.

במהלך השיעורים

1. רגע ארגוני.

2. מימוש ידע. חזרה על הנושא "מבנה העין".

3. הסבר על החומר החדש:

מערכת אופטית של העין.

רִשׁתִית. היווצרות תמונות על הרשתית.

אשליה אופטית.

לינה בעיניים.

היתרון של ראייה בשתי עיניים.

תנועות עיניים.

פגמים חזותיים, תיקונם.

היגיינת הראייה.

4. תיקון.

5. תוצאות השיעור. הגדרת שיעורי בית.

חזרה על הנושא "מבנה העין".

מורה לביולוגיה:

בשיעור האחרון למדנו את הנושא "מבנה העין". בואו נסקור את התוכן של שיעור זה. המשך המשפט:

1) אזור הראייה של ההמיספרות המוחיות ממוקם ב ...

2) נותן צבע לעין...

3) המנתח מורכב מ...

4) איברי עזר של העין הם ...

5) לגלגל העין יש ... קונכיות

6) קמור - עדשה קעורה של גלגל העין היא ...

באמצעות התמונה, ספר לנו על המבנה והמטרה של החלקים המרכיבים את העין.

הסבר על חומר חדש.

מורה לביולוגיה:

המערכת האופטית של העין מורכבת מהקרנית, העדשה ומגוף הזגוגית.

אז הראייה היא תהליך תת-קורטיקלי. זה תלוי באיכות המידע המגיע מהעיניים לקליפת המוח (אזור העורף).

מורה לפיזיקה:

מדוע, אם כן, אנו רואים את כל העצמים כפי שהם, כלומר. הפוך?

העובדה היא שתהליך הראייה מתוקן ברציפות על ידי המוח, שמקבל מידע לא רק דרך העיניים, אלא גם דרך איברי חישה אחרים.

בשנת 1896, הפסיכולוג האמריקאי ג'יי סטרטון הקים ניסוי על עצמו. הוא הרכיב משקפיים מיוחדים, שבזכותם התמונות של חפצים מסביב על הרשתית של העין לא היו הפוכים, אלא ישירות. ומה? העולם במוחו של סטרטון התהפך. הוא התחיל לראות הכל הפוך. בשל כך, נוצרה חוסר התאמה בעבודת העיניים עם חושים אחרים. המדען פיתח תסמינים של מחלת ים. במשך שלושה ימים הוא חש בחילה. עם זאת, ביום הרביעי הגוף החל לחזור לקדמותו, וביום החמישי החל סטרטון להרגיש כמו לפני הניסוי. מוחו של המדען התרגל לתנאי העבודה החדשים, והוא שוב החל לראות את כל העצמים ישרים. אבל כשהוריד את המשקפיים, הכל התהפך שוב. תוך שעה וחצי הראייה שלו חזרה, והוא שוב החל לראות כרגיל.

העיניים שלנו אינן יכולות לתפוס את טבעם של חפצים. לכן, אין לכפות עליהם אשליות הגיון. (לוקריטיוס)

הונאה עצמית חזותית

גלריית תמונות, או מה אתה רואה

בת, אמא ואבא משופם?

הודי מביט בגאווה בשמש ואסקימו עם ברדס שגבו מופנה...

גברים צעירים וזקנים

נשים צעירות וזקנות

האם הקווים מקבילים?

האם מרובע הוא ריבוע?

איזו אליפסה גדולה יותר - התחתונה או העליונה הפנימית?

מה עוד באיור הזה - גובה או רוחב?

איזה קו הוא המשכו של הראשון?

האם אתה שם לב ל"רעד" של המעגל?

היכולת של העין להסתגל לראייה גם קרוב וגם רחוק נקראת דִיוּר(מ-lat. accomodatio - התאמה).

הודות להתאמה, אדם מצליח למקד תמונות של עצמים שונים באותו מרחק מהעדשה - על הרשתית.

מורה לביולוגיה:

מה היתרונות של ראייה בשתי העיניים?

1. שדה הראייה של אדם גדל.

2. הודות לנוכחותן של שתי עיניים אנו יכולים להבחין איזה אובייקט קרוב יותר, מה יותר רחוק מאיתנו.

במשך מספר דקות, התבונן בתמונה במרחק של 20 - 25 ס"מ מהעיניים.

במשך 30 שניות, הביטו במכשפה על המטאטא מבלי להסיט את מבטו.

העבר את מבטך במהירות לציור של הטירה והסתכל, סופר עד 10, בפתח השער. בפתיחה תראו מכשפה לבנה על רקע אפור.

מורה לפיזיקה:

כוח אופטי מופרז של העין;
התארכות העין לאורך הציר האופטי שלה.

מורה לביולוגיה:

כדי למנוע עייפות ראייה, ישנם מספר סטים של תרגילים. אנו מציעים לך כמה מהם:

אופציה 1 (משך 3-5 דקות).

1. עמדת מוצא – ישיבה במצב נוח: עמוד השדרה ישר, העיניים פקוחות, המבט מכוון ישר. זה מאוד קל לעשות, בלי לחץ.

הביטו שמאלה - ישר, ימינה - ישר, למעלה - ישר, למטה - ישר, ללא דיחוי בעמדה המוקצבת. חזור 1-10 פעמים.

3. תנועות עיניים מעגליות: 1 עד 10 עיגולים ימינה ושמאלה. מהר יותר בהתחלה, ואז האט בהדרגה.

4. הסתכלו על קצה האצבע או העיפרון המוחזק במרחק של 30 ס"מ מהעיניים ואז למרחקים. חזור מספר פעמים.

5. הבט ישר קדימה בריכוז ודומם, מנסה לראות יותר ברור, ואז למצמץ כמה פעמים. סגור את העפעפיים, ואז תמצמץ כמה פעמים.

6. שינוי אורך המוקד: הסתכלו על קצה האף, ואז למרחקים. חזור מספר פעמים.

אפשרות 2 (משך 1-2 דקות).

2. עם ראש ללא תנועה, על חשבון 1, סובבו את העיניים אנכית למעלה, על חשבון 2 - למטה, ואז שוב למעלה. חזור 10-15 פעמים.

אפשרות 3 (משך 2-3 דקות).

התרגילים מתבצעים בתנוחת "ישיבה", נשען לאחור בכיסא.

1. הביטו ישר קדימה למשך 2-3 שניות, ולאחר מכן הורידו את העיניים למטה למשך 3-4 שניות. חזור על התרגיל במשך 30 שניות.

2. הרימו את העיניים למעלה, הורידו אותן למטה, קחו את העיניים ימינה ואז שמאלה. חזור 3-4 פעמים. משך 6 שניות.

3. הרימו את העיניים למעלה, עשו אותן תנועות מעגליות נגד כיוון השעון, ואז בכיוון השעון. חזור 3-4 פעמים.

4. עצמו את העיניים בחוזקה למשך 3-5 שניות, פתחו למשך 3-5 שניות. חזור 4-5 פעמים. משך 30-50 שניות.

קונסולידציה.

מוצעים מצבים לא סטנדרטיים.

תוצאות השיעור. הגדרת שיעורי בית.

§ 57, 58 (ביולוגיה),
§ 37.38 (פיסיקה), מציעים משימות לא סטנדרטיות בנושא הנלמד (אופציונלי).

על פי חוקי הפיזיקה, עדשה מתכנסת הופכת את התמונה של עצם. גם הקרנית וגם העדשה הן עדשות מתכנסות, כך שהתמונה פוגעת גם ברשתית הפוכה. לאחר מכן, התמונה מועברת לאורך העצבים אל המוח, שם אנו מקבלים את התמונה שלאחר מכן כפי שהיא באמת.

תינוק שזה עתה נולד רואה חפצים הפוכים. המוזרות של העין לראות תמונה הפוכה מופיעה בהדרגה, בעזרת אימון ואימון, שבהם משתתפים לא רק חזותיים, אלא גם מנתחים אחרים. ביניהם, את התפקיד העיקרי ממלאים איברי שיווי המשקל, תחושות השרירים והעור. כתוצאה מהאינטראקציה של מנתחים אלו, עולות תמונות אינטגרליות של אובייקטים ותופעות חיצוניות.

דרך מעניינת לבדוק עובדה זו:לחץ קלות על האצבע על הקצה החיצוני של העפעף התחתון של עין ימין. תראה נקודה שחורה בפינה השמאלית העליונה של הראייה שלך - התמונה האמיתית של האצבע שלך.

איך ללמוד משהו אישי על בן השיח לפי המראה שלו

סודות של "ינשופים" ש"עפרונים" לא יודעים עליהם

איך פועל דואר מוח - העברת מסרים ממוח למוח דרך האינטרנט

למה שעמום נחוץ?

"איש מגנט": איך להפוך לכריזמטי יותר ולמשוך אליך אנשים

25 ציטוטים כדי להעיר את הלוחם הפנימי שלך

איך לפתח ביטחון עצמי

האם אפשר "לנקות את הגוף מרעלים"?

5 סיבות מדוע אנשים תמיד יאשימו פשע על הקורבן, לא את העבריין

ניסוי: גבר שותה 10 פחיות קולה ביום כדי להוכיח את נזקה

העין היא גוף בצורת כדור כדורי. הוא מגיע לקוטר של 25 מ"מ ומשקל של 8 גרם, הוא מנתח חזותי. הוא לוכד את מה שהוא רואה ומעביר אליו את התמונה, ואז דרך דחפים עצביים למוח.

המכשיר של מערכת הראייה האופטית - העין האנושית יכולה להתאים את עצמה, בהתאם לאור הנכנס. הוא מסוגל לראות עצמים רחוקים וקרובים.

לרשתית יש מבנה מורכב מאוד

גלגל העין מורכב משלוש קונכיות. חיצוני - רקמת חיבור אטומה התומכת בצורת העין. הקליפה השנייה - כלי דם, מכילה רשת גדולה של כלי דם המזינה את גלגל העין.

צבעו שחור, סופג אור, מונע ממנו להתפזר. הקליפה השלישית צבעונית, צבע העיניים תלוי בצבע שלה. במרכז ישנו אישון המווסת את זרימת הקרניים ושינויי הקוטר, בהתאם לעוצמת ההארה.

המערכת האופטית של העין מורכבת מגוף הזגוגית. העדשה יכולה לקחת גודל של כדור קטן ולהימתח לגודל גדול, ולשנות את המיקוד של המרחק. הוא מסוגל לשנות את העקמומיות שלו.

קרקעית העין מכוסה על ידי הרשתית, שעוביה עד 0.2 מ"מ. הוא מורכב ממערכת עצבים מרובדת. לרשתית יש חלק חזותי גדול - תאי פוטורצפטורים וחלק קדמי עיוור.

הקולטנים החזותיים של הרשתית הם מוטות וחרוטים. חלק זה מורכב מעשר שכבות, וניתן לצפות בו רק במיקרוסקופ.

איך נוצרת תמונה על הרשתית

הקרנת תמונה על הרשתית

כאשר קרני האור עוברות דרך העדשה, נעות דרך גוף הזגוגית, הן נופלות על הרשתית, הממוקמת במישור קרקעית הקרקע. מול האישון על הרשתית יש כתם צהוב - זה החלק המרכזי, התמונה עליו הכי ברורה.

השאר פריפריאלי. החלק המרכזי מאפשר לך לבחון בבירור חפצים לפרטים הקטנים ביותר. בעזרת ראייה היקפית, אדם מסוגל לראות תמונה לא ברורה במיוחד, אלא לנווט בחלל.

תפיסת התמונה מתרחשת עם הקרנת התמונה על הרשתית של העין. קולטני הפוטו מתרגשים. מידע זה נשלח למוח ומעובד במרכזי הראייה. הרשתית של כל עין מעבירה את חצי התמונה שלה באמצעות דחפים עצביים.

בזכות זה ובזכות הזיכרון החזותי, נוצרת תמונה ויזואלית משותפת. התמונה מוצגת על הרשתית בצורה מוקטנת, הפוכה. ולנגד העיניים רואים אותו ישר ובמימדים טבעיים.

ירידה בראייה עם נזק לרשתית

נזק לרשתית מוביל לירידה בראייה. אם החלק המרכזי שלו ניזוק, זה יכול להוביל לאובדן מוחלט של הראייה. במשך זמן רב, ייתכן שאדם אינו מודע להפרות של ראייה היקפית.

נזק מתגלה בעת בדיקת ראייה היקפית. כאשר אזור גדול של חלק זה של הרשתית מושפע, מתרחשים הדברים הבאים:

פגם בראייה בצורה של אובדן שברים בודדים;
ירידה בכיוון באור נמוך;
שינוי בתפיסת הצבעים.

תמונה של עצמים על הרשתית, שליטה בתמונה על ידי המוח

תיקון ראייה בלייזר

אם שטף האור ממוקד מול הרשתית, ולא במרכז, אז הפגם הראייתי הזה נקרא קוצר ראייה. אדם קוצר ראייה רואה רע מרחוק ורואה טוב מטווח קצר. כאשר קרני האור ממוקדות מאחורי הרשתית, זה נקרא רוחק ראייה.

אדם, להיפך, רואה גרוע מקרוב ומבחין היטב חפצים רחוקים. לאחר זמן מה, אם העין לא רואה את התמונה של האובייקט, היא נעלמת מהרשתית. התמונה הזכורה חזותית מאוחסנת במוח האנושי למשך 0.1 שניות. תכונה זו נקראת אינרציה של הראייה.

איך התמונה נשלטת על ידי המוח

מדען אחר יוהנס קפלר הבין שהתמונה המוקרנת הפוכה. ומדען אחר, הצרפתי רנה דקארט, ערך ניסוי ואישר את המסקנה הזו. הוא הסיר את השכבה האטומה האחורית מעינו של השור.

הוא החדיר את עינו לתוך חור בזכוכית וראה על קיר קרקעית הקרקע תמונה הפוכה מחוץ לחלון. לפיכך, הוכחה הקביעה שכל התמונות הניזונות על הרשתית הפוכות.

והעובדה שאנחנו רואים תמונות לא הפוכות היא הכשרון של המוח. המוח הוא שמתקן ללא הרף את תהליך הראייה. זה גם הוכח מדעית וניסיוני. הפסיכולוג ג'יי סטרטון ב-1896 החליט לעשות ניסוי.

הוא השתמש במשקפיים, שבזכותם, על הרשתית של העין, כל החפצים היו בעלי מראה ישיר, ולא הפוך. ואז, כפי שסטרטון עצמו ראה מולו תמונות הפוכות. הוא החל לחוות חוסר עקביות של תופעות: לראות בעיניים ולהרגיש חושים אחרים. היו סימנים של מחלת ים, הוא חש בחילה, חש אי נוחות וחוסר איזון בגוף. זה נמשך שלושה ימים.

ביום הרביעי הוא השתפר. בחמישי - הוא הרגיש מצוין, כמו לפני תחילת הניסוי. כלומר, המוח הסתגל לשינויים והחזיר הכל לקדמותו לאחר זמן מה.

ברגע שהוא הוריד את המשקפיים, הכל שוב התהפך. אבל במקרה זה, המוח התמודד עם המשימה מהר יותר, לאחר שעה וחצי הכל שוחזר, והתמונה הפכה נורמלית. אותו ניסוי בוצע עם קוף, אך היא לא עמדה בניסוי, נפלה למעין תרדמת.

תכונות של חזון

מוטות קונוסים

מאפיין נוסף של הראייה הוא אקומודציה, זוהי יכולת העיניים להסתגל לראייה הן מטווח קצר והן ממרחק. לעדשה יש שרירים שיכולים לשנות את העקמומיות של פני השטח.

כאשר מסתכלים על עצמים הממוקמים במרחק, עקמומיות המשטח קטנה והשרירים רפויים. כאשר בוחנים חפצים מטווח קרוב, השרירים מביאים את העדשה למצב דחוס, העקמומיות גדלה, ולכן גם הכוח האופטי.

אבל במרחק קרוב מאוד, מתח השרירים הופך להיות הגבוה ביותר, זה יכול להיות מעוות, העיניים מתעייפות במהירות. לכן המרחק המקסימלי לקריאה וכתיבה הוא 25 ס"מ לנושא.

על הרשתית של העיניים השמאלית והימנית, התמונות המתקבלות שונות זו מזו, מכיוון שכל עין בנפרד רואה את האובייקט מהצד שלה. ככל שהאובייקט הנדון קרוב יותר, כך ההבדלים בהירים יותר.

העיניים רואות חפצים בנפח, ולא במטוס. תכונה זו נקראת ראייה סטריאוסקופית. אם אתה מסתכל על ציור או אובייקט במשך זמן רב, ואז להעביר את העיניים שלך לחלל ברור, אתה יכול לראות את קווי המתאר של האובייקט או הציור הזה לרגע.

עובדות על חזון

יש הרבה עובדות מעניינות על מבנה העין.

עובדות מעניינות על ראיית האדם והחיות:

רק ל-2% מאוכלוסיית העולם יש עיניים ירוקות.
עיניים שונות בצבע הן ב-1% מכלל האוכלוסייה.
לבקנים יש עיניים אדומות.
זווית הצפייה בבני אדם היא בין 160 ל-210 מעלות.
בחתולים, העיניים מסתובבות עד 185 מעלות.
לסוס יש עין של 350°.
הנשר רואה מכרסמים קטנים מגובה של 5 ק"מ.
לשפירית איבר חזותי ייחודי, המורכב מ-30 אלף עיניים בודדות. כל עין רואה שבר נפרד, והמוח מחבר הכל לתמונה גדולה. ראייה כזו נקראת פנים. השפירית רואה 300 תמונות בשנייה.
עינו של יען גדולה מהמוח שלו.
עין של לוויתן גדול שוקלת 1 ק"ג.
תנינים בוכים כשהם אוכלים בשר, נפטרים מעודפי מלח.
בין עקרבים יש מינים עם עד 12 עיניים, לחלק מהעכבישים יש 8 עיניים.
כלבים וחתולים אינם מבחינים באדום.
הדבורה גם לא רואה אדום, אבל מבדילה אחרים, מרגישה קרינה אולטרה סגולה היטב.
האמונה הרווחת כי פרות ושורים מגיבים לאדום שגויה. במלחמות שוורים השוורים שמים לב לא לצבע האדום, אלא לתנועת הסמרטוט, שכן הם עדיין קצרי רואי.

איבר העין מורכב במבנה ובפונקציונליות. כל מרכיב בו הוא אינדיבידואלי וייחודי, כולל הרשתית. התפיסה הנכונה והברורה של התמונה, חדות הראייה וראיית העולם בצבעים ובצבעים תלויים בעבודה של כל מחלקה בנפרד וביחד.

על קוצר ראייה ושיטות הטיפול בה - בסרטון: