Нужны ли нашим глазам 8К экраны — Александр Навагин — Хайп

© InAVate

Рынок потихоньку наполняют телевизоры с разрешением 8К. Пока что они – весьма дорогое удовольствие, но с каждым месяцем моделей становится больше, а цены ниже. Среди смартфонов и планшетов 4К уже давно не в новинку (Sony Z5 Premium вышел в 2015), но 8К пока нет. Почему так? Способен ли человеческий глаз улавливать разницу между 4К и 8К? Попробуем разобраться, может, 8К экраны вообще не нужны людям?

Какое разрешение у глаза человека

Абсолютное разрешение экранов измеряется в пикселях или мегапикселях, например, 3840х2160 пикселей или 8 Мп. Относительное (плотность) – в точках на дюйм, например, 400 PPI. Но экран – это дискретная система, а человеческий глаз – аналоговая, поэтому измерять зрение в пикселях нельзя.

Разрешение зрения измеряется в угловых градусах и минутах. В норме оно составляет 1-2′ (угловых минуты или 1/60 градуса).

Человек, который обладает здоровым (100%) зрением, должен видеть буквы в 10 ряду таблицы Сивцева (знаменитые «ШБМНК…») с 5 метров. Чтобы видеть их, нужно иметь разрешение глаза порядка 1′.

Если представить мир как сферу, ограниченную горизонтом (а именно так мы его видим), то такое разрешение означает, что два объекта на горизонте, расстояние между которыми составляет меньше 1-2 угловых минут, сольются в один, больше – будут видны как отдельные.

Объекты на горизонте, размером менее 1′, глаз разделить не может © Horizon Strategies

Угловые минуты – величина не абсолютная, а относительная. Если человек находится в чистом поле – горизонт расположен далеко, и в одну угловую минуту помещается большой кусок пространства. Из-за этого даже два дерева вдали могут сливаться в одну точку.

Если поместить глаз человека в центр шара, окружностью 20 метров, то в одной угловой минуте (1/21600 доля окружности) помещается всего отрезок менее 1 мм. Поэтому, если нанести на поверхность такой сферы две параллельные линии, расстояние между которыми составляет меньше угловой минуты (1 мм в данном случае), глаз воспримет их как одну линию.

1 угловая минута соответствует объекту, размером с мяч, расположенном на расстоянии 750 метров…… или блохе – на расстоянии 7,5 метров

Таким образом, чем ближе к глазу находятся соседние объекты – тем лучше человек видит промежуток между ними, и наоборот, чем они дальше, тем больше должен быть этот промежуток, чтобы предметы не сливались в один. То есть, чем выше у экрана PPI (плотность точек) – тем меньше нужно расстояние для того, чтобы увидеть разницу. От этого и будем отталкиваться при расчетах.

Нужно ли 8К в смартфонах?

Презентуя когда-то iPhone 4 с экраном Retina, Стив Джобс заявил:

300 PPI – это предел, выше которого человеческая сетчатка уже не может различать отдельные пиксели при просмотре с 10-12 дюймов (31-36 см).

Давайте проверим, насколько соответствуют истине эти слова.

Зрение человека – структура сферическая, а экраны – плоские или почти плоские. Однако для упрощения расчетов можно пренебречь этим фактором и считать, что дисплей повторяет поверхность сферы, на которую изнутри смотрит человек.

Используя смартфон, человек смотрит на него с расстояния около 40 см. Вспомнив про «два-пи-эр» из школьного учебника по геометрии, получаем 40*2*π=251. То есть, при таком расстоянии экран соответствует поверхности сферы с окружностью 251 см, если глаза находятся в ее центре.

Окружность содержит 21600 угловых минут, значит, в одной минуте 251-сантиметровой окружности поместится около 0,0116 см, 0,116 мм или около 116 мкм. Тесно расположенные предметы, размером меньше этого значения, будут сливаться в один.

При плотности картинки 300 PPI размеры пикселя (2,54(см)/300) составят около 0,00847 см или 84,7 мкм. Это меньше, чем 116, а значит, маркетологи Apple не соврали: Retina экран у Айфона действительно имеет пиксели меньше, чем их может различить здоровый среднестатистический человеческий глаз с расстояния 40 см.

Стив Джобс не соврал про 300 PPI, а ведь разрешение iPhone 4 было всего лишь 1К © CBS News

Раз 300 PPI в смартфоне – это больше, чем разрешение глаз человека, сильно превышать эту цифру нет смысла. Все равно, разница между 300, 400 и 600 PPI будет бросаться в глаза лишь людям, у которых острота зрения намного выше среднестатистической.8К-экран с разрешением 8640х4320 (2:1) и диагональю 6″ будет иметь плотность пикселей около 1600 PPI, при их размере 15 мкм. Это примерно в 5-10 раз больше, чем нужно среднестатистическому глазу.

Какой вывод? В смартфонах разрешение 8К абсолютно не нужно при нормальном использовании. Чтобы человек хорошо видел разницу между 4К и 8К, он должен обладать зрением с остротой порядка 500%. Такие уникумы бывают, но очень редко. Поэтому и таблица Сивцева позволяет оценивать остроту зрения только до 200% (видны все буквы в самом нижнем ряду с 5 метров).

Смысл от 8К в смартфоне может быть только для использования его в VR-гарнитуре. В обычном использовании такой экран будет сильно нагружать железо, но толку от этого не будет.

8К нужно в VR-гарнитурах, так как в них экран располагается прямо перед глазами © Howtoshtab

Нужно ли 8К в кинотеатрах и телевизорах?

Покупая большой телевизор, человек обычно смотрит его с расстояния до 10 метров. Снова вспоминаем формулу окружности, перемножаем: 2*1000*π=6283 см. Именно в такую сферу вписывается телевизор, на который смотрят с 10 метров. Делим 6283 см на 21600 минут: 6283/21600=0,29 см в угловой минуте. 0,29 см – это 2,9 мм. Именно при таких размерах соседние пиксели начинают сливаться воедино для глаза.

Разрешение 4К телевизора составляет 3240х2160 пикселей. Если умножить 3240 на 2,9 мм – получаем 9396 мм, 2160 на 2,9 – 6264 мм. То есть, чтобы человек различал пиксели в 8К с 10 метров, телевизор должен иметь размеры больше 9,4 на 6,3 метра, диагональ больше 11,3 метров или 440 дюймов. Это уже не ТВ, а настоящий кинотеатр.

Сравнение размеров человека и экрана, на котором разница между 4К и 8К видна невооруженным глазом с 10 метров

В современных кинотеатрах IMAX используются экраны с размерами в среднем около

BSP Security — Тестирование разрешения человеческого глаза

Существует много оценок разрешающей способности человеческого глаза, однако все они колеблются в пределах 5, 6 или 7 мегапикселей.

Однако, насколько нам известно, еще никто точно это не тестировал… до сих пор.

В этом отчете мы поделимся результатами тестирования различных разрешений IP-камер по сравнению с человеческим глазом.

Итоговые результаты.
Вот итоговая таблица наших тестов, которые будут объяснены далее.

Основа тестов

В качестве основы наших тестов мы использовали таблицу Снеллена.
Предполагается, что человеческий глаз имеет остроту зрения 20/20, если он может прочитать восьмую строку таблицы с расстояния 20 футов (примерно 6 метров).

Наша цель — найти с каким разрешением камера сможет «прочитать» / «увидеть» одну и ту же строку на одной и той же таблице так же хорошо, как и человеческий глаз.

Тесты

Мы взяли набор IP-камер различного разрешения (720p, 1080p, 5MP и 10MP) и установили угол обзора 60 градусов. Люди имеют гораздо более широкое периферийное зрение, так что в нашем случае угол обзора в 60 градусов представляет собой «взгляд прямо».

Подобно человеку мы разместили камеры в 20 футах (примерно 6 метров) от таблицы Снеллена, чтобы выяснить когда и какая камера сможет сравниться или превзойти человеческий глаз.

Результаты

Мы начали с хорошо освещенной комнаты (освещенность 160 люксов). Снимок ниже показывает общий вид места.

60 градусов — 160 люксов

Первая камера с разрешением 720p смогла распознать только 4 строку таблицы, поэтому «острота зрения» ей была поставлена 20/50

Камера с разрешением 1080p смогла прочитать всего на одну строку больше, и ей
была поставлена «острота» 20/40

Перейдя на разрешение 5MP мы продвинулись еще на одну строку и «острота» была
оценена как 20/30, хотя кое-кто считал, что и следующая строчка тоже различима
и можно поставить 20/25.

И, наконец, камера с разрешением 10MP обеспечила возможность прочитать 8-ю строку,
что дает ей остроту зрения человеческого глаза 20/20.

Таким образом в идеале даже при хорошей освещенности 10МP камера может соответствовать и даже немного превосходить человеческий глаз.

3 люкса

Снизив освещенность комнаты до 3-х люксов мы повторили наши тесты. Обычно, при
такой освещенности человек с остротой зрения 20/20 сможет различить 6-ю строку
(EDFCZP), 20/30, две следующие строки становятся неразличимыми из-за снижения
освещенности.

Камера с разрешением 720p смогла распознать только три строки (острота 20/70)
из-за сильных шумов и затемненного изображения.

Камера с разрешением 1080p показала себя не лучше, шумов и артефактов ниже
третьей строки очень много, поэтому буквы выглядят даже менее различимыми, чем
у камеры на 720p.

С разрешением 5MP мы смогли распознать 4 строки (20/50). Заметьте, что некоторые
буквы на 5-й строке тоже видны, однако шумы и артефакты не дают полностью
распознать строку.

Наконец, камера с разрешением 10MP смогла продвинуться до 5-й строки, 20/40. И
опять некоторые буквы на 6-й строке вполне различимы, но строка в целом — нет.

1 люкс

Для нашего финального теста мы снизили освещенность до одного люкса (очень темная
комната). На этом этапе только камеры с разрешением 720p и 1080p смогли что-то
различить, в то время, как человеческий глаз при такой освещенности способен
различить 5 строку (PECFD) с оценкой 20/40.

Камера на 720p смогла распознать две строки с «остротой» 20/100. Прочие строчки
были неразличимы.

С разрешением 1080p мы смогли распознать и третью строку. Оценка 20/70.

Камеры на 5MP и 10MP показывали полную черноту, поэтому мы признали их слепыми.

Иcточник: https://ipvm.com/
Переведена: BSP Security

Интересные факты о глазах и зрении человека, их строение и функционирование

Глаза — одна из самых выразительных и привлекательных частей человеческого тела. Зеркало души и объект восхищения, глаза с древних времен воспевают в лирических произведениях.

Но что вы знаете о глазах? Можно ли плакать в космосе и кто считал косоглазие привлекательным? Почему голубоглазая белая кошка не отзывается на ваше «кис-кис»? Эти интересные факты о глазах, зрении и связанных с ними явлениях будут одинаково интересны читателям всех возрастов.

Карие глаза на самом деле голубые под коричневым пигментом. Существует даже лазерная процедура, которая позволяет превратить карие глаза в голубые навсегда.

Каждый 12-й представитель мужского пола — дальтоник.

Ваши глаза всегда останутся такого же размера, что и при рождении, а уши и нос не перестают расти.

Глаз человека способен воспринимать только три участка спектра: красный, синий и зеленый. Остальные цвета являются сочетанием этих цветов.

Роговица глаз человека так похожа на роговицу акулы, что последнюю используют в качестве заменителя при операциях на глазах.

В среднем за всю жизнь мы видим около 24 миллионов разных изображений.

Глаза передают в мозг огромное количество информации каждый час. Пропускная способность этого канала сопоставима с каналами интернет-провайдеров крупного города.

Наши глаза фокусируются примерно на 50 вещах в секунду.

Майя считали косоглазие привлекательным и пытались сделать так, чтобы их дети были косоглазыми.

Шизофрению можно определить с точностью до 98,3% с помощью обычного теста на движение глаз.

Люди и собаки — единственные, кто ищет зрительные подсказки в глазах других, а собаки делают это только общаясь с людьми.

Примерно у 2% женщин есть редкая генетическая мутация, благодаря которой у них наблюдается дополнительная колбочка сетчатки. Это позволяет им видеть 100 миллионов цветов.

Космонавты не могут плакать в космосе из-за гравитации. Слезы собираются в маленькие шарики и начинают пощипывать глаза.

У пчел в глазах есть волоски. Они помогают определять направление ветра и скорость полета.

Около 65−85% белых кошек с голубыми глазами — глухие.

Необычные и интересные факты о человеческом зрении

Глаз — самый важный из органов чувств человека, с помощью зрения мы получаем 90% информации из окружающего нас мира. Глаза — сложный оптический прибор и их основная задача передать изображение через зрительный нерв в мозг, для дальнейшей обработки.

При этом это уникальный по структуре и еще не до конца изведанный орган человека. Но на сегодняшний день ученые открыли множество его тайн, а профессиональные медики проводят операции невообразимой сложности.

30 фактов о человеческом зрении:

1. Зрачки человека расширяются почти на 50% , если он смотрит на человека, к которому испытывает сильную симпатию; 2. Глаза человека способны различить примерно 500 оттенков серого цвета; 3. Каждый глаз содержит 107 миллионов светочувствительных клеток; 4. Глаза фокусируются примерно на 50 объектах в секунду; 5.

Морганиедлится около 100- 150 миллисекунд, и вы можете моргнуть 5 раз в секунду; 6. Глаза обрабатывают около 36 000 частиц информации каждый час; 7. Не получится непроизвольно чихнуть с открытыми глазами; 8.

Роговица акулы максимально похожа на роговицу глаз человека, поэтому хирурги применяют ее в качестве донорского материала при операциях; 9. Около 10 000 лет назад у всех людей на планете были карие глаза, пока у человека, жившего в области Черного моря, не появилась генетическая мутация, которая привела к появлению голубых глаз; 10.

Карие глаза на самом деле голубые, но под коричневым пигментом. Существует даже лазерная процедура, которая позволяет превратить глаза из карих в голубые навсегда.

12. Все дети, когда только родились — дальтоники; 13. Глазамладенца не вырабатывают слезы, пока он не достигнет возраста 6-8 недель;

14. Глазчеловека различает только три цвета: красный, синий и зеленый. Остальные оттенки являются сочетанием этих цветов;

Интересно знать! Майя считали косоглазие привлекательным и пытались обеспечить своим детям косоглазие.

15. Диаметр наших глаз составляет около 2,5 см, и они весят около 8-ми грамм; 16. Глазачеловека останутся такого же размера, что и при рождении, а уши и нос не перестают расти; 17. Только 1/6 часть глазного яблока видна; 18. В среднем за всю жизнь человек видит около 24 миллионов разных изображений;

19. Отпечаткипальцев человека имеют 40 уникальных характеристик, в то время как радужная оболочка глаза — 256!Поэтому сканирование сетчатки используется в целях безопасности;

Интересно знать! Шизофрению можно определить с точностью до 98,3 процентов с помощью обычного теста на движение глаз.

30. Люди с голубыми глазами лучше видят в темноте, чем люди с карими глазами.

Необычные особенности человеческого зрения

В каждом глазу здорового человека существует область сетчатки, не чувствительная к свету, которая называется слепым пятном. Слепые пятна в двух глазах находятся в разных местах, но симметрично. Этот факт, а так же то, что мозг корректирует воспринимаемое изображение, объясняет, почему при использовании обоих глаз они незаметны.

Проверьте сами: ниже на картинке изображены красный крестик и синяя точка. Закройте левый глаз и смотрите правым только на крестик. Боковым зрением вы видите и точку. А теперь медленно приблизьтесь к монитору.  В какой-то момент синяя точка вообще исчезнет!

Интересно знать! У глаз осьминога нет слепого пятна, эти организмы развивались отдельно от других позвоночных.

У каждого человека есть доминирующий глаз, который имеет более широкую область обзора. 

Интересно знать!У 80% людей в мире доминирующий глаз правый.

Чтобы определить доминирующий глаз сделайте следующее:

• Соедините ваши ладони таким образом, чтобы получился «треугольник». 
• Выберите какой-нибудь объект в метре от вас и посмотрите на него через этот треугольник. 
• Закройте правый глаз, а после —  левый.
• Доминирующий глаз будет видеть предмет полностью, без смещения, а другой глаз — только часть предмета.

Глаза человека имеют три типа рецепторов, воспринимающих три основных цвета: красный, зеленый и синий. Если смотреть на цветное изображение слишком долго, то рецепторы устанут. Резко заменив эту жекартинку на черно-белую— рецепторы не успеют адаптироваться, в итоге вам будет казаться, что вы видите цветное изображение.

Для этого эксперимента понадобится небольшой лист бумаги с отверстием в нем. Поместите бумагу напротив ярко-белого экрана монитора. Смотрите прямо через отверстие и слегка встряхивайте лист. Спустя некоторое время вы увидите темную сетку линий, напоминающую сеть, которую мы видим на листьях дерева — это и есть сосуды и вены глазного яблока, а точнее — отбрасываемая ими тень.

Интересно знать! Примерно у 2% женщин есть редкая генетическая мутация, благодаря которой у них наблюдается дополнительная колбочка сетчатки. Это позволяет им видеть 100 миллионов цветов.

Чтобы провести этот эксперимент, необходимо включить телевизор или радио с белым шумом или помехами, поместить половинки мячика от пинг-понга на глаза и смотреть сквозь них на свет, принять горизонтальное положение. 

Через некоторое время метод начнет действовать и человек ощутит яркие и сложные галлюцинации. Так некоторые могут видеть лошадей, других животных или даже говорить с родственниками, которых нет в живых.

Но необходимо учесть, что данный эксперимент интересен будет лишь лицам с развитым воображением, которые чаще всего видят яркие и запоминающиеся сны.

10 интересных фактов о глазах и зрении

Глаза – уникальный по строению орган, благодаря которому человек получает около 80% информации об окружающем мире: о форме, цвете, величине, движении и других параметрах объектов и явлений.

Но много ли мы знаем о своем самом ценном органе чувств, который, по словам ученого Сеченова, предоставляет нам около тысячи разнообразных ощущений в минуту? Рассмотрим 10 наиболее удивительных фактов о глазах и зрении.

Источник: depositphotos.com

Факт 1. Средний диаметр глаза – 2,5 см, вес – около 8 г, причем эти параметры с различием в доли процента схожи у всех людей, достигших 7 лет. Диаметр глаза новорожденного ребенка – 1,8 см, вес – 3 г. Только 1/6 органа зрения видна человеку. Внутренняя часть глаза связана с организмом зрительным нервом, транспортирующим информацию в головной мозг.

Факт 2. Человеческий глаз способен воспринимать только три участка спектра – зеленый, синий и красный. Остальные различимые оттенки (их более 100 тысяч) являются производными от этих трех цветов.

Лишь 2% женщин имеют дополнительный участок сетчатки, позволяющий распознавать до 100 миллионов оттенков.

Все дети рождаются дальнозоркими дальтониками, не способными воспринимать цвета, однако у 8% представителей мужского пола дальтонизм остается во взрослом возрасте.

Факт 3. Все люди – голубоглазые. Различие оттенков радужки зависит от количества сосредоточенного в ней меланина. Самое высокое оно у обладателей карих глаз, самое низкое – у светлоглазых.

Так, все дети рождаются с серо-голубыми глазами, которые спустя 1,5-2 года приобретают свой генетический цвет. Благодаря этому широкое распространение получила лазерная процедура коррекции цвета, очищающая радужку от меланина.

Она позволяет за минуту изменить карий цвет глаз на голубой; а вот вернуть прежний оттенок невозможно.

Факт 4. Около 1% людей на планете имеют разные цвета глаз – генетическое отклонение, называющееся гетерохромией. Это может быть следствием травм, болезней, генетических мутаций и объясняется избытком меланина в одном органе зрения и его недостатком в другом.

При частичной (секторной) гетерохромии имеются участки разного цвета на одной радужке, при абсолютной – глаза целиком двух разных цветов. Чаще, чем у людей, гетерохромия стречается у животных – кошек, собак, лошадей и буйволов.

В древности людей с гетерохромией считали колдунами и ведьмами.

Факт 5. Один из самых редких оттенков радужки – зеленый. Этот красивый цвет получается благодаря наличию во внешнем слое радужки желтого пигмента липофусцина, соединенного с синим или голубым оттенком в строме. Он встречается только у 1,6% населения земного шара и искореняется в семьях с доминирующим геном кареглазых.

Факт 6. Роговица глаз человека по структуре и строению коллагена схожа с акульей, которую часто используют в качестве заменителя при операциях на глазах. Сегодня пересадка роговицы морской хищницы человеку (достижение зооофтальмологии) является высокоэффективным методом лечения тяжелых заболеваний органа и восстановления зрения.

Факт 7. Сетчатка глаза уникальна: она имеет 256 уникальных характеристик (вероятность повторения у двух разных людей составляет 0,002%). Поэтому сканирование радужки наравне с дактилоскопией может использоваться в целях идентификации личности. Уже сегодня процедуру распознавания человека по радужной оболочке глаза применяют в таможенных службах США и Великобритании.

Источник: depositphotos.com

Факт 8. Глазодвигательная мышца – самая быстрая в организме. Процесс моргания длится около 100 миллисекунд – или 5 раз в секунду. Ежесекундно хрусталик органа зрения может фокусироваться на 50 предметах, причем только прерывисто; совершать же плавные движения глазные мышцы могут, только следя за движущимся объектом.

Факт 9. Мы видим не глазами, а мозгом. Орган зрения только предоставляет мозгу информацию (причем в перевернутом виде), которую соответствующие его отделы расшифровывают в виде картин и образов.

Таким образом, при сбое работы мозга даже при нормальном функционировании глаз изображения могут восприниматься искаженно.

Один стандартный тест на движение глаз позволяет с точностью до 98% выявить у человека шизофрению – тяжелое психическое заболевание, связанное со сбоем мыслительных процессов.

Факт 10. Самый необычный цвет глаз – красный. За счет отсутствия в сетчатке глаза меланина радужка выглядит красной из-за просвечивающих сквозь нее кровеносных сосудов.

От смешивания красного цвета глаз и синего оттенка стромы может получиться фиолетовый цвет (разновидности – лиловый, ультрамариновый, аметистовый).

Подобное отклонение чаще встречается у альбиносов и носит исключительно редкий характер.

Видео с YouTube по теме статьи:

Интересные факты о глазах и зрении

Наверняка вы никогда не задумывались, что многие факты о глазах человека выходят за рамки интересов узких специалистов и весьма любопытны.

Каждый из нас, ну или, по крайней мере, многие знают, что человек имеет несколько органов чувств. Чувствами управляет определенный орган, так называемый сенсорный орган или просто орган чувств.

Зрение — это одно из пяти чувств, которыми обладает человек. С развитием науки, ученые и специалисты исследовали наши глаза и процессы, которые позволяют нам видеть мир таким, какой он есть. Или точнее, таким каким мы его видим.

Интересные факты о глазах и зрении человека

В ходе многочисленных исследований было установлено немало феноменов, касающихся человеческого зрения. Давайте рассмотрим некоторые из их.

1. Наши глаза – это основной орган чувств, который позволяет воспринимать окружающий нас мир таким, каким мы его видим. Значительную часть информации об окружающем мире, а именно около 80%, возможно более, мы получаем посредством наших глаз.
2. Достоверно известно, что Григорий Распутин намерено тренировал свой взгляд для того, чтобы влиять на людей и управлять ими. Ему это удавалось — по многочисленным свидетельствам очевидцев, Распутин обладал сильным, жестким и выразительным взглядом. А вот император Август преследовал несколько другую цель. Тренируя свой взгляд, он стремился добиться того, чтобы окружающие его люди видели в его глазах сверхъестественную силу. Тем самым император доказывал своим подданным свое божественного происхождение и укреплял свою власть.
3. Цвет наших глаз может многое рассказать о нашей наследственности.
4. Цвет глаз человека способен измениться под влиянием температуры окружающей среды и солнечного света.
5. Люди, обладающие темным цветом глаз – выносливые, целеустремленные, упорные; зеленоглазые люди – стабильные и сосредоточенные. Люди с серым цветом глаз – это самые решительные люди; голубоглазые – сверхвыносливы, как физически, так и эмоционально.
6. На нашей планете приблизительно около 1% людей, которые имеют разный цвет радужной оболочки глаза.
7. Компания Mitsubishi Electric – разработала искусственный электронный глаз, который успешно применила для некоторых своих моделей. Этот глаз выполняет те же функции что и человеческий.
8. Ученые установили что во время поцелуя, мы закрываем глаза для того, чтобы ни упасть в обморок, от переизбытка нахлынувших чувств. Оказывается, во время поцелуя, наш мозг в буквальном смысле переполняет информация о чувствах, которые испытывает человек, закрывая глаза, мы тем самым снижаем нагрузку на серое вещество.
9. Одним из лучших упражнений для глаз является частое моргание. Человек моргает со скоростью от 100-150 миллисекунд, то есть в секунду вы можете моргнуть 5 раз.
10. Глаз человека способен различить всего-навсего семь основных оттенков – красный, оранжевый, желтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый. Каждый двенадцатый мужчина на планете — дальтоник. Также доказано, что глаза обычного человека различают только около ста тысяч оттенков, в то же время, глаза профессионала (художника или дизайнера) способны распознать около миллиона оттенков.
11. Специалисты утверждают, что красота глаз базируется на внутренней энергии человека, его здоровье, доброте, интересу к людям и окружающему миру.
12. Глаза умеют «вылезать из орбит» — это не выдумка. Глаза человека способны выходить за пределы глазниц на довольно большое расстояние. Этот факт доказал 30-летний Джон Дойл, выпучив глаза на 12 мм, его ближайший конкурент — женщина по имени Ким Гудман отстает от него всего лишь на 1 мм.
13. Психологи утверждают, что зрение человека способно испортиться, если он изнутри себя от чего-то ограждает, тем самым ограждая себя от этого в окружающем его мире.
14. Известно, что слишком узкая одежда нарушает кровообращение в нашем организме, это сказывается на работе все органов и систем, в том числе, глаз.
15. Человек — единственный представитель среди всех существ на планете, имеющий белки глаз. К примеру, наш ближайший «родственник» — обезьяна наделена полностью черными глазами. По ним абсолютно невозможно понять, чего она хочет и крайне сложно определить направление её взгляда. Чего не скажешь о глазах человека.
16. Индийские йоги лечат свои глаза, смотря на солнце, звёзды и луну. Оказывается, солнечные лучи улучшают циркуляцию крови. Индусы рекомендуют регулярно смотреть на солнце и делать это только утром или вечером, когда солнце не закрывают тучи. Категорически запрещается делать этого в полдень и периоды, когда солнце наиболее активно.
17. Мало кто знает, что массаж мочки уха благоприятно воздействует на зрение, так как на мочке находятся точки, воздействие, на которые улучшает работу многих органов и систем. В том числе, глаз.
18. Психологи выяснили, почему нас привлекают незнакомые люди. Оказывается, незнакомцы притягивают нас блеском своих глаз. Человек воспринимает блеск глаз как проявление каких либо эмоций. Зачастую, по отношению к себе.
19. Доказано, что радужная оболочка глаза, как и отпечатки человека, индивидуальна и не имеет аналогов. Это решили использовать, теперь в некоторых местах, где есть система пропускного контроля используют идентификацию человека по радужной оболочке глаза.
20. Лондонские ученые заявили что в будущем, причем в ближайшем будущем, человек сможет управлять компьютером при помощи обычного движения глаз. Ученые разрабатывают технологию, которая будет отслеживать движение человеческого зрачка и анализировать его зрение.
21. Когда зрение человека работает в условиях интенсивной нагрузки, в организме человека возникает общая усталость, которую можно сравнить со стрессом. Не секрет, что глаза людей, которые проводят значительную часть времени за компьютером, напряжены намного сильнее, чем у тех, кто ограничивает своё пребывание за компьютером или работает с бумажными документами.
22. Движения глаза человека регулируют всего лишь шесть мышц.
23. Философы из Греции были убеждены, что голубые глаза имеют огненное происхождение. Богиню мудрости в Греции называли «голубоглазая».
24. Глаза кошки имеют уникальное по своей природе строение. Под сетчаткой глаза кошки располагается специальная отражающая оболочка, поэтому глаза кошки светятся в темноте. Кроме того, по сравнению с человеком, кошке требуется в шесть раз меньше освещения для того, чтобы четко видеть окружающие её предметы.
25. Глаза у хищников располагаются на передней части морды, у травоядных животных они находятся по бокам.
26. Этот факт наверняка вас удивит: чем быстрее вы читаете, тем меньше у вас устают глаза.
27. Ученые утверждают, что золотой оттенок глаз способствует лучшему восстановлению зрения.
28. Каждый глаз человека содержит около 107 миллионов клеток и все они чувствительны к свету. Размер глаза и выполняемые функции — одно из самых уникальных сочетаний в природе. В диаметре размер глаза составляет всего лишь 2,5 см, а весит всего-навсего 8 грамм, снаружи мы видим лишь только 1/6 часть глаза.
29. Зрачок человека расширяется на 45 % в том момент, когда он смотрим на любимого человека.
30. Роговица человеческого глаза имеет схожее строение с роговицей глаза акулы. Поэтому при операциях по пересадке роговицы, используют роговицу глаза акулы.
31. Человек не может чихнуть с открытыми глазами.
32. Карий цвет глаз на самом деле — голубой, просто расположен он под коричневым пигментом.

Вам может быть интересно  Возможности и значение глаз

В заключение

Разумеется, это не все интересные факты о зрении. Вообще организм человека, в частности его глаза, изучены не до конца, это лишний раз подтверждает недавнее открытие нового слоя роговицы.

24 интересных факта о глазах и зрении

Интересные факты о глазах и зрении – это замечательная возможность узнать больше о способностях человеческого организма. С помощью глаз люди получают максимальное количество информации извне. В случае потери зрения дикие животные или птицы обречены на смерть.

Предлагаем вашему вниманию самые интересные факты о глазах и зрении.

1. 90% информации, поступающей в наш мозг, мы получаем благодаря зрению.
2. Согласно утверждению ученых, зрительная система усваивает информацию со скоростью 10 млн бит в секунду.
3. При ярком свете зрачок глаза сужается, защищая тем самым сетчатку от разрушения, а в темное время суток наоборот – расширяется.
4. Сетчатка нашего глаза воспринимает видимые перед собой предметы и явления вверх ногами, после чего полученное изображение переворачивает уже мозг (см. интересные факты о мозге). Любопытно, что глаз видит картинку, разделенную на части, которую в единое целое собирает мозг.
5. Дальтоники отличаются тем, что не могут «правильно» воспринимать цвета или оттенки. Также они могут считать одинаковыми те или иные оттенки, которые в действительности являются совершенно разными.
6. Толщина сетчатки глаза колеблется в пределах 0,05-0,5 мм, однако стоит учитывать, что в дополнение к этому она еще разделена на 10 тончайших слоев.
7. Интересен факт, что как чересчур яркое, так и слишком темное освещение наносят зрению вред.
8. Ученые полагают, что у первых людей, живших на планете были карие глаза.
9. Последние исследования показали, что в сновидениях слепых с рождения людей отсутствуют картинки. А вот у тех, кто лишился зрения в зрелом возрасте, сны представляются в виде «фильмов».
10. Знаете ли вы, что женщин-дальтоников на земле всего 0,4%, тогда как мужчин-дальтоников – 8%?
11. Многочисленные опыты показали, что боковое зрение у женщин значительно лучше, чем у мужчин.
12. Человек – единственное существо, которое при избытке чувств и эмоций начинает плакать. Остальным животным слезы необходимы исключительно для смачивания и очистки глаз от инородных тел.
13. В течение суток человек моргает более 21 600 раз.
14. У близорукого человека глазное яблоко длиннее обычного, а у дальнозоркого – заметно короче.
15. Масса человеческого глаза составляет примерно 7 г.
16. Интересен факт, что размер наших глаз остается практически неизменным от рождения и до смерти.
17. Возможно вы не знали, но мышцы глаз считаются наиболее активными среди всех человеческих мышц.
18. Средний диаметр глазного яблока у людей составляет около 24 мм.
19. Знаете ли вы, что состав слез человека меняется в зависимости от его эмоций – душевных страданий, боли, счастья или удаления соринки?
20. Гигантский кальмар является обладателем наибольших глаз на планете.
21. Люди со светлыми глазами чаще всего встречаются в скандинавских странах, а с темными – в Турции и Португалии (см. интересные факты о Португалии).
22. Омматофобия – паническая боязнь чужих глаз.
23. По подсчетам экспертов слабый пол плачет приблизительно 50 раз в год, тогда как сильный – всего 7.
24. Оказывается, человек не может чихнуть с открытыми глазами.

Это были самые интересные факты о глазах и зрении. Если вам понравилась эта статья – поделитесь ею в соцсетях. Если вы вообще любите интересные факты о человеке, – подписывайтесь на сайт interesnyefakty.org.

Понравился пост? Нажми любую кнопку:

9 невероятных фактов о глазах и зрении

Узнать ещё больше фактов о глазах и зрении, а также сыграть в космически красивую игру можно здесь.

Биологи из Университета Дьюка в США провели эксперимент и оценили зрение примерно 600 видов насекомых, птиц, млекопитающих, рыб и других животных.

Исследование показало, что зрение людей острее, чем у собак и кошек (они видят всё в ненасыщенных цветах), крыс (видят всё размыто и в сине‑зелёных оттенках) и даже мух (мир для них — гигантская замедленная мозаика).

Человек гораздо лучше различает мелкие детали.

Цвет глаз зависит от количества меланина

Радужка отвечает за цвет наших глаз. В ней есть особые клетки (хроматофоры), содержащие пигмент меланин, который просвечивает сквозь роговицу.

Его количество определяет цвет: если меланина много, глаза будут чёрными или карими, если мало — зелёными или голубыми. Среди людей и животных встречается также красный цвет глаз, он бывает у альбиносов. У них полностью отсутствует меланин, поэтому цвет глаз определяется кровью в сосудах радужной оболочки.

Радужная оболочка каждого человека уникальна

Некоторые люди могут иметь похожий цвет глаз, а вот рисунок на радужке никогда не повторяется, как и отпечатки пальцев.

Раньше эта особенность радужки делала её удобной для биометрического установления личности. Но в последнее десятилетие был изобретён ещё более достоверный способ.

Роговица ещё более уникальна

Хотя радужка и зарекомендовала себя как неповторимая часть человеческого глаза, аутентификация по ней не полностью достоверна. Дело в том, что, как и кожу на кончиках пальцев, цвет радужки можно изменить с помощью хирургического вмешательства. К примеру, американский врач Грег Гомер разработал метод превращения карих глаз в голубые с помощью лазерной операции.

В то же время доктор Селия Санчес‑Рамос из Мадридского университета Комплутенсе получила главный приз Выставки изобретений в Женеве, доказав в своём докладе, что именно роговица — самая надёжная часть тела человека для установления его личности.

Контактные линзы изобрели намного раньше, чем вы думаете

Первые мягкие контактные линзы в 1971 году выпустила компания Bausch + Lomb. Сейчас линзы делают из высокотехнологичных материалов: например, силикон‑гидрогеля или гипергеля. За счёт этого они хорошо удерживают влагу и пропускают кислород.

А прототип современных контактных линз был обнаружен ещё среди эскизов Леонардо да Винчи. Учёный опытным путём установил, что оптическую систему глаза можно улучшить путём контакта роговицы с водой. Он поместил лицо плохо видящего человека в таз с водой, и этот человек впервые смог видеть ясно.

Сегодня существуют гораздо более комфортные способы улучшить зрение. Например, контактные линзы Bausch + Lomb ULTRA® или Biotrue® ONEday, созданные с учётом образа жизни современного человека.

Первые адаптированы для длительной работы с гаджетами¹, поэтому станут отличным решением для учеников старшей школы, студентов и всех тех, кто проводит много времени за компьютером. Вторые, как и наши глаза, содержат 78% влаги² и могут удерживать её в течение 16 часов³.

Ещё несколько интересных фактов о глазах

• Каждый 12‑й представитель мужского пола — дальтоник.
• Женщины моргают примерно вдвое чаще, чем мужчины.
• В Нидерландах можно сделать пирсинг глазного яблока. Проводится процедура по вживлению драгоценного украшения, например крошечного сердечка или звёздочки.
• Чихнуть с открытыми глазами невозможно.

Самый простой тест на остроту зрения

Посмотрите ночью на небо, найдите Большую Медведицу. Если в ручке ковша возле средней звезды вы отчётливо увидите маленькую, значит, у вас нормальная острота зрения. Такой способ проверки использовали древние арабы.

Если погодные условия не позволяют провести этот тест или если вы не особенно верите в народные методы, то всегда можно воспользоваться услугой проверки зрения в салонах оптики и после неё получить в подарок пару контактных линз Bausch + Lomb. Для этого понадобится лишь онлайн‑сертификат. Диагностика обязательна и может быть платной, условия предоставления услуги уточняйте в выбранной оптике.

Получить сертификат

1. Рейндел В., Стеффен Р., Мосхауэр Г. Пользователи цифровых устройств с признаками сухости глаза оценивают новые силикон‑гидрогелевые контактные линзы. Вестник оптометрии, 2017, № 3, с. 36−402. Ражендра Акария У., Тан В., Юн В.Л., и др. Человеческий глаз. Ражендра Акария У., Нг ЕИК, Сури Дж.С., редакторы. Моделирование изображения человеческого глаза. Норвуд, Массачусетс: Артек Хаус; 2008:5

3. Штеффен Р. Щаффер Дж. Сравнение дегидратации двух разновидностей контактных линз. Стендовый доклад представлен на глобальном оптическом симпозиуме для специалистов. 25.01.2014г Лас Вегас, Невада Biotrue® ONEday теряют менее 2% влаги за 16 часов ношения.

*Имеются противопоказания. Перед применением ознакомьтесь с инструкцией.

10 интересных фактов о зрении человека

Зрение – одно из пяти чувств, доступных человеку. На протяжении веков ученые исследовали орган зрения и сам процесс, позволяющий нам видеть окружающие предметы во всех красках, и смогли выявить немало интересных фактов.

Орган зрения человека – глаза, с их помощью мозг получает визуальную информацию, необходимую нам для ориентации в пространстве и связи с внешним миром.

Световой поток, отраженный от предмета, проникает через роговицу, хрусталик и стекловидное тело глаза на сетчатку, где зарождается нервный импульс. По зрительному нерву он поступает в зрительные центры, расположенные в затылочных долях головного мозга.

Именно там происходит формирование единого изображения, полученного одновременно с двух глаз. Этот сложнейший процесс называется бинокулярным зрением, и это далеко не единственный интересный факт, связанный с нашими глазами и умением видеть.

Зрение человека: интересные факты

Сколько цветов глаз существует в мире, почему люди рождаются дальтониками и почему во время чихания глаза автоматически закрываются? Ответы на эти и другие интересные вопросы о зрении рассмотрим ниже.  

Факт №1: размер имеет значение

Глазное яблоко человека имеет форму не правильного шара, как принято считать, а слегка сплюснутой спереди назад сферы. Вес глаза составляет примерно 7 г, а диаметр глазного яблока одинаковый у всех здоровых людей и равен 24 мм. Он может отклоняться от этого показателя при таких заболеваниях, как близорукость и дальнозоркость.

Факт №2: цвет глаз

Все дети рождаются с серо-голубыми глазами, и только спустя два года они приобретают свой настоящий цвет. Глаза человека бывают различных оттенков – в зависимости от концентрации в радужной оболочке глазного яблока пигмента меланина.

Самый редкий цвет глаз у человека – зеленый. Красные глаза характерны для альбиносов и объясняются полным отсутствием красящего пигмента и цветом кровеносных сосудов, просвечивающих через прозрачную радужку.

Радужка каждого человека индивидуальна, поэтому ее рисунок можно использовать для идентификации наравне с отпечатками пальцев.

Факт №3: свет и тьма

За способность человека видеть при свете и в темноте отвечают разные виды фоторецепторов сетчатки. Палочки более светочувствительны и помогают нам ориентироваться при отсутствии достаточного освещения.

Нарушение их функционирования вызывает развитие так называемой куриной слепоты — заболевания, при котором человек очень плохо видит при сумеречном освещении.

Благодаря колбочкам человек различает цвета. Глаз человека насчитывает в среднем 92 млн палочек и 4 млн колбочек.

Факт №4: вверх ногами

Изображение предметов, проецируемое на сетчатку глаза, оказывается перевернутым. Этот оптический эффект аналогичен проекции линзы в фотоаппарате. Так почему же мы видим окружающий мир нормально, а не кверху ногами?

В этом заслуга нашего мозга, который воспринимает изображение и автоматически приводит его в нормальное положение. Если некоторое время носить специальные очки, переворачивающие картинку, то поначалу все будет видеться перевернутым, а затем мозг снова приспособится и нормализует оптическое искажение.

Факт №5: дальтонизм

Заболевание, называемое также цветовой слепотой, названо по имени английского ученого Джона Дальтона. Он не различал красный цвет и изучал это явление, опираясь на собственные ощущения. Благодаря изданной им книге с подробным описанием заболевания, в обиход вошло слово «дальтонизм».

Согласно статистике, этому наследственному заболеванию подвержены в большинстве своем мужчины, и лишь 1% от числа дальтоников приходится на женщин.

Факт №6: ты – мне, я – тебе

Несмотря на все достижения современной медицины, невозможно совершить полную пересадку глаза от одного человека другому. Это связано с тесной связью глазного яблока с головным мозгом и невозможностью полностью восстановить нервные окончания — зрительный нерв.

На данный момент возможна лишь трансплантация роговицы, хрусталика, склеры и других частей глаза.

Факт №7: будьте здоровы!

Во время чихания глаза автоматически закрываются. Эта защитная реакция нашего организма закреплена на уровне рефлексов, так как при резком выходе воздуха через рот и нос давление в пазухах носа и кровеносных сосудах глаз скачкообразно повышается. Закрытые веки при чихании помогают избежать разрыва глазных капилляров.

Факт №8: далеко гляжу

Острота человеческого зрения в два раза ниже, чем у орла, что связано с особенностью строения человеческого глаза и способностью хрусталика изменять свою кривизну.

Область на сетчатке с самой высокой концентрацией фоточувствительных клеток называется «желтое пятно». А точка, в которой отсутствуют и палочки, и колбочки, носит название «слепое пятно». Этим местом глаза человек видеть не может.

Факт №9: болезни органов зрения

Согласно статистике Всемирной организации здравоохранения, с проблемой нарушения зрения в мире знакомы почти 300 млн человек. И 39 млн из них страдают слепотой!

Как правило, потеря зрения вызывается возрастной катарактой, также среди причин все чаще называется запущенный диабет.

Среди заболеваний органов зрения, которые поддаются корректировке с помощью очков, контактных линз или хирургического вмешательства, чаще всего встречаются дальнозоркость, близорукость и астигматизм. Чтобы не пропустить первые признаки болезни, необходимо посещать офтальмолога с профилактической целью один раз в год.

Факт №10: очки и линзы

Постоянное ношение правильно подобранных очков и контактных линз не приносит вреда глазам и не может ухудшить зрение человека. А вот пользу солнцезащитных очков переоценивать не стоит. Даже высококачественные стеклянные темные линзы таких очков не способны задерживать все ультрафиолетовые лучи, поэтому смотреть в них прямо на солнце не рекомендуется. 

скачками и точками — Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Движение глаз может рассказать ученым о неврологических заболеваниях человека, механизмах абстрактного мышления и даже может помочь констатировать смерть. Методика изучения того, как двигаются глаза, называется айтрекингом. О ней в рамках проекта «Университет, открытый городу: лекции молодых ученых Вышки в Культурном центре ЗИЛ» рассказал стажер-исследователь Центра нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ Михаил Походай.

Айтрекинг от Аристотеля до наших дней

Люди всегда стремились изучать глаза как один из самых важных органов системы человеческого восприятия: еще Аристотель в своих трудах описывал механизм их движения. Однако вплоть до XIX века глаза в основном рассматривали с физиологической точки зрения, пытаясь понять, как лечить глазные болезни, вернуть остроту зрения и так далее. Методика айтрекинга (или окулография), зародившаяся в конце XIX века, ставит перед собой задачи сбора и анализа данных о том, как двигаются глаза. Иными словами, айтрекинг пытается изучить, как, например, двигаются глаза во время чтения, или при просмотре визуально воспринимаемых стимулов. Изучение движения глаз также необходимо при диагностировании неврологических заболеваний, исследовании абстрактного мышления человека, в юзабилити-исследованиях в области маркетинга, для понимания фундаментальных основ процессов восприятия, механизмов внимания и порождения языка.

В 1879 году французский врач и политический деятель Луи Эмиль Жаваль, изучавший движения глаз человека во время чтения, обнаружил, что глазные яблоки не движутся плавно, как предполагалось ранее. При помощи стетоскопа, который прикладывался к глазу испытуемого во время чтения напечатанного текста, Жаваль услышал движение глаз. Оказалось, что они никогда не движутся равномерно по тексту, а совершают короткие остановки (фиксации), и резкие передвижения — саккады.

Основные точки интереса человека при изучении другого лица — нос, рот и глаза

В начале XX века американские экспериментальные психологи Реймонд Додж и Томас Спаркс Кляйн построили относительно точный неинвазивный (нет прямого контакта с глазным яблоком) айтрекер. Он представлял собой громоздкий фотоаппарат с большой выдержкой. Глаза участника снимались в одной плоскости (по горизонтали), далее на фотопластине можно было увидеть положение глазного яблока в пространстве.

В дальнейшем ученые Джудд, Макалистер и Стил усовершенствовали айтрекер, добавив в него возможность видеозаписи. Это позволило записывать глаза не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной.

В 1935 году американский психолог Гай Томас Бусвелл пошел еще дальше, доказав, что каждый конкретный человек воспринимает одинаковый визуальный стимул по-своему. Ученый вывел такое понятие, как «зона интереса». Это значит, что при изучении, например, картины с замком разные люди (в зависимости от своего интереса) последовательно обращают внимания на конкретные области. Кто-то вначале посмотрит на окошки замка, кто-то сперва обратит внимания на деревья вокруг замка и так далее. Позже советский ученый-физиолог Альфред Ярбус, собирая и анализируя глазодвигательные данные людей, увидел, что в зависимости от поставленной участнику эксперимента задачи движения его глаз кардинально меняются. Кроме того, показывая испытуемым изображения человеческих лиц, он вывел каноническое восприятие лица — взгляд фиксируется в основном на глазах и области между носом и ртом. Иными словами, основные точки интереса человека при изучении другого лица — нос, рот и глаза.

С появлением первых персональных компьютеров работа исследователей сильно упростилась. Развитие технологий позволило использовать высокоскоростные видеокамеры. За каждую секунду съемки глаза ученые сегодня получают до 2000 кадров для дальнейшего анализа. Это позволяет изучать движения глаз на микроуровне, так как каждую секунду человеческий глаз совершает порядка 3-4 фиксаций, соединенных саккадами. Для сравнения — во времена Бусвелла ученым приходилось обрабатывать весь этот огромный массив информации вручную, переносить для дальнейшего анализа данные с видеозаписи на бумагу.

Глаз находится в постоянном движении

Движение глаз можно разделить на три типа. Первый из которых — фиксационные движения глаз, которые в свою очередь подразделяются на тремор — маленькие физиологические подергивания глаза, происходящие во время фиксаций, и дрифт. Глаза здорового человека постоянно находятся в движении, даже когда он смотрит в одну точку. Подергивания глаза (тремор) происходят за счет легкой стимуляции глазных мышц, и без специальной аппаратуры дрожание глаза заметить невозможно. Но при помощи айтрекера исследователи определяют колебания глаза, и могут, например, диагностировать смерть мозга. Когда мозг человека умирает, глаза перестают колебаться. Также анализ тремора позволяет контролировать состояние пациента, находящегося под анестезией или в коме. Некоторые неврологические расстройства сопровождаются аномальным тремором (Паркинсон, рассеянный склероз).

На протяжении примерно 150 милисекунд человеческий глаз ничего не видит. Это время необходимо для обработки мозгом информации

Периодически глаз «уплывает» от точки фиксации (точки, на которой он фокусируется) в различных направлениях — это явление называется глазным, или окулярным, дрифтом. При некоторых невралгических расстройствах дрифт становится аномальным.

Дрифт также информирует ученых об абстрактных мыслительных процессах человека. Например, при чтении испытуемым позитивных слов окулярный дрифт уходил вправо и вверх, а при чтении негативных — влево и вниз. Когда участники эксперимента видели цифры от 1 до 4, их глаза дрифтовали в левую сторону, а от 6 и выше — в правую.

Второй тип движения глаз – это стационарные движения глаз. К этим движениям относятся взгляд — соединяют несколько фиксаций и саккад, и фиксации — остановка глаз на одной точке. Саккады — быстрые движения двух глаз в одном направлении — соединяют между собой фиксации. Скорость саккады измеряется в градусах визуального угла в секунду и достигает колоссальных значений. Максимальная скорость саккад — до 600 (а по некоторым данным 900) угловых градусов в секунду. Это показатель того, насколько быстро человек способен переключаться с одного объекта на другой. Во время инициации саккады человек не может повлиять на траекторию движения глаза и его конечную остановку (фиксацию).

Визуальная информация (то, что человек видит в конкретную секунду) — результат последних 3-4 фиксаций, проанализированных мозгом. Любопытная особенность саккад заключается в том, что за 50 милисекунд до ее старта и непосредственно во время инициирования (движения — оно длится от 40 до 120 милисекунд) визуальное восприятие человека полностью отключается, то есть на протяжении примерно 150 милисекунд человеческий глаз ничего не видит. Это время необходимо для обработки мозгом информации. Во время саккады зрение подавляется, а новая информация поступает только со следующей фиксацией. Однако этот сложный механизм и временную слепоту из-за огромных скоростей человек не способен заметить.

Третий тип движения глаз — взглядосмещающие — отвечает за быстрые передвижения взора в пределах от 1 до 50 угловых градусов, возникающие при зрительной фиксации объекта (стимула).

Также к движениям глаз исследователи относят расширение зрачков. Методика измерения диаметра зрачка называется пупиллометрия, она используется в некоторых айтрекерах в качестве точки отсчета положения глаза. Расширение зрачка коррелируется с увеличением трудности задачи, он хорошо реагирует на интерес, волнение, возбуждение. Зрачок реагирует с рождения и его расширение является неконтролируемой активностью человека.

Взгляд профессиональных футболистов по сравнению с новичками более четко фокусируется на необходимых деталях (таких как положение игрока), в то время как взгляд новичка фиксируется на деталях, порой не несущих никакой полезной информации об игре

В отдельный тип движения глаз ученые относят прослеживающие движения глаз (ПДГ) — умение глаз двигаться не скачками и точками, а, как предполагалось в XIX веке, плавно, словно следя за объектом. Прослеживающие движения важны для поддержания внимания. Если у человека возникает необходимость проследить цель, гораздо проще это сделать при помощи плавных движений, нежели постоянно фиксироваться и анализировать новую информацию. ПДГ вступает в работу только при наличии движущегося объекта.

Плавные движения глаз реализуются при помощи совсем других механизмов, саккады и фиксации уже не играют роли. Ученые склоны считать, что это умение человек приобрел вследствие эволюции, когда появилась необходимость охотиться на дичь. Возможно, поэтому у людей сильнее развиты горизонтальные, нежели вертикальные прослеживающие движения глаз (ПДГ), а также нисходящие ПДГ у человека развиты лучше, чем восходящие.

Такие заболевания как аутизм, шизофрения, состояние алкогольного и наркотического опьянения связаны с нарушением ПДГ.

Чем глаза исследуют сейчас

Современные окулографы (айтрекеры) бывают бинокулярными (записывают оба глаза) и монокулярными (записывают один глаз). Но чаще всего они могут работать в двух режимах. Кроме того, окулографы делятся на инвазивные (имеющие контакт с глазом) и неинвазивные. При использовании некоторых типов инвазивного окулографа на глаз накладывается металлическая линза, соединенная либо с электродами, либо непосредственно с самим записывающим устройством. Показатели инвазивных айтрекеров очень точны, но для испытуемого процедура очень болезненная. Поэтому гораздо чаще современные лаборатории оснащаются электроокулографами и оптическими окулографами.

Электроокулографы в основном используются в медицине для диагностирования различных заболеваний. Они собирают глазодвигательные данные о соотношении электрических потенциалов с электродов, которые размещаются на коже вокруг глаз. Диапазон применения очень широкий, но точность плохая, так как сложно определить направления взгляда испытуемого во время демонстрации стимула. 

Оптические окулографы записывают движения глаз на камеру различными методами. Какие-то окулографы записывают положения зрачка, какие-то — положение центра и отражение Пуркинье — отражение инфракрасного света от роговицы. Современный оптический айтрекер представляет собой два компьютера, один из которых отвечает за высокочувствительную камеру, другой — за презентацию стимулов. Также существуют различные варианты головных айтрекеров (крепятся на голове), которые можно использовать, например, изучая движения глаз профессиональных футболистов во время их игры на поле.

Подобное исследование было проведено пару лет назад с участием знаменитого футболиста Кристиано Роналду. Результатом исследования стал вывод, что взгляд профессиональных футболистов по сравнению с новичками более четко фокусируется на необходимых деталях (таких как положение игрока), в то время как взгляд новичка фиксируется на деталях, порой не несущих никакой полезной информации об игре. Исследователи сделали вывод, что профессионал, в отличие от новичка, не реагирует на произошедшее во время игры, а старается предугадать дальнейшие действия и действовать соответственно.

Начну с небольшого предисловия, дабы меня не сочли сумасшедшим.

Значительную часть помещённого здесь материала я собрал исключительно ради удовлетворения собственного любопытства. Просто однажды мне стало интересно: а как видят мир разные животные? Рыбы там, пчёлы, кошки? Я принялся копаться в Интернете. По мере погружения тема, к удивлению, становилась всё глубже и обширнее, так что я начал вести какие-то записи, просто чтобы самому не потеряться. Идея упорядочить всё это и выложить в ЖЖ возникла на более позднем этапе — когда я понял, что пора принять волевое решение и остановиться, чтобы не потонуть в дебрях чуждой мне зоологии.

К тому моменту на руках у меня имелась настоящая «коллекция марок» –- набор разрозненных, но занятных фактов. Причесав его и слегка упорядочив, я и представляю то, что получилось, вниманию почтенной публики.

Сразу скажу, что основная цель этого текста –- развлекательная. Сколько-нибудь серьёзным исследованием он не является, хотя бы в силу того, что я совсем не биолог. Поэтому комментарии от специалистов активно приветствуются :). Итак, поехали!

Пояснение терминов здесь, если кому надо

1. Собаки – слабовыраженные дихроматы. Их цветовой мир состоит из блеклых оттенков сине-фиолетового и жёлто-зелёного. Острота их зрения примерно в 3.7 раза хуже человеческой, то есть позволяет видеть миллиметровые детали с расстояния в метр. Есть указания, что многие собаки близоруки.

Зато собаки гораздо лучше людей видят в темноте (к сожалению, не нашёл количественных замеров), и воспринимают изображения, сменяющиеся до 70-80 раз в секунду, как раздельные. [5, 7]. Это, возможно, одна из причин, по которым они проявляют мало интереса к телевизору :). Для людей 24 кадра в секунду при небольшой яркости, и около 70 при сильной уже сливаются в движущуюся картину.

2. Кошки — тоже слабовыраженные дихроматы, и их восприятие цвета, скорее всего, эквивалентно собачьему. В [7] приведены картинки предполагаемого видения мира кошками.

Впрочем, по другим сведениям [8] кошки – слабые трихроматы.

Как и собаки, они прекрасно видят в темноте. Светосила их глаз достигает F/0.9 [9], а способность видеть слабый свет в 6 раз превышает человеческую [8].

Острота кошачьего зрения, однако, раз в 6 раз ниже человеческой [8, 9]. То есть, с расстояния в 1 метр кошки видят детали размером лишь в пару миллиметров или крупнее, а пятна на Луне для них, скорее всего, просто не существуют.

Зрение тигров и, вероятно, большинства кошачьих – примерно такое же, как и у кошек [9a].

Занятно также, что у многих кошачьих наибольшая острота зрения наблюдается не в центре поля обзора (как у нас), а в узкой горизонтальной полосе, его пересекающей [9b]. То есть, кошки в среднем лучше видят то, что находится справа или слева от них, нежели сверху или снизу.

3. Лошади.

Это случай интересный. Во-первых, глаза лошади расположены так, что её обзор составляет 350 градусов, из которых около 65 – бинокулярное зрение [8].

Во-вторых, острота лошадиного зрения почти равна человеческой, уступая ей лишь в полтора раза! Как замечено в [10], «если Вы хотя бы слегка близоруки, то, скорее всего, Ваша лошадь видит лучше Вас» 🙂 Вот и удивляйся, откуда такое у травоядного?

Лошади также обладают развитой способностью видеть в темноте и оценивать на глаз расстояния до предметов. Что, впрочем, неудивительно, раз им приходится много прыгать.

Единственное, в чём лошадиное зрение уступает человеческому – это цветовосприятие. Лошади… тоже слабовыраженные дихроматы, живущие в мире жёлто-голубых тонов [11, 10, 12 (есть картинки лошадиного видения мира)]. В [11] приводятся результаты экспериментов, где лошадки быстро научались отличать синий и жёлтый от серого; с некоторым трудом — зелёный; и никак не могли справиться с красным. Похоже, красный цвет они совсем не видят.

4. Вам ещё не надоели эти сплошные слабые дихроматы среди млекопитающих? Так вот, это не случайность. Слабое цветное зрение или вовсе его отсутствие весьма характерны для этой группы животных. В [4] довольно внятно поясняется, как же так вышло.

Дело в том, что млекопитающие возникли на Земле давно, чуть ли не вместе с динозаврами. Но, поскольку доминирующей формой жизни они тогда отнюдь не стали, им пришлось вести в основном ночной образ жизни. За сотню миллионов лет они к этому прекрасно приспособились – в частности, утеряв цветное зрение, которое требует яркого света и потому бесполезно в темноте. Но когда динозавры, наконец, вымерли, млекопитающим пришлось «изобретать» цветное зрение заново! До трихроматического доросли лишь высшие приматы и человек; большинство же зверушек так и остались слабовосприимчивы к цвету.

Да, цветное зрение, как ни обидно, куда более развито среди существ, которых мы полагаем примитивнее нас: птиц, членистоногих, земноводных, рыб. Но об этом подробнее позже, а пока ещё пара слов про млекопитающих.

5. Грызуны (в основном речь пойдёт о крысах) [13].

Неудивительно, они тоже дихроматы. Но два базовых цвета, воспринимаемых ими — это зелёный (0.51 мкм) и… ближний ультрафиолетовый (0.359 мкм), вообще недоступный человеческому глазу! Предположительно, чувствительность к ультрафиолету выработалась у них в качестве приспособления к сумеречному образу жизни (в сумерках сине-фиолетовые компоненты освещения преобладают). Кроме того, многие объекты (например, цветы) выглядят совершенно иначе и гораздо контрастнее в ближнем УФ, так что, наверное, есть смысл им пользоваться.

Ультрафиолетовое зрение также характерно для большинства насекомых и многих птиц.

Острота крысиного зрения сильно уступает человеческой — примерно раз в 30. То есть, с метрового расстояния объекты меньше примерно 1 сантиметра для них либо не видимы, либо кажутся просто «точками». А зрение крыс-альбиносов ещё примерно вдвое хуже.

Ну и как можно ожидать, в темноте они видят гораздо лучше людей – примерно на порядок.

6. Приматы, и хватит о млекопитающих.

Приматы бывают разные. Целая куча их рассматривается в довольно крупной работе [14]. Усвоенные из неё мною выводы таковы:

6.1. Да, кроме приматов, все наземные млекопитающие – дихроматы.
6.2. Их общий предок был, вероятно, тетрахроматом; но два цветовых пигмента были начисто утеряны в ходе эволюции, когда пришлось жить ночью.
6.3. Трихроматическое зрение выработалось, похоже, исключительно с целью видеть красный цвет и, таким образом, отличать спелые фрукты от незрелых 🙂

Большинство приматов – дихроматы. Некоторые – монохроматы (т.е. кроме простой яркости, они видят ещё какой-нибудь один жёлтый цвет). Трихроматическое зрение присутствует лишь у самых высших обезьян и выработалось оно относительно недавно, меньше ~40 миллионов лет назад.

7. Птицы.

Многие птицы видят куда лучше человека, и с этим надо смириться.

Цветовое пространство большинства дневных птиц – трёх, четырёх и даже пятимерно. Обыкновенный глупый голубь обладает [15], похоже, пятимерным цветным зрением, воспринимая, таким образом, неизмеримо более сложную гамму цветов, чем мы с вами. Занятно, что цветовых рецепторов в глазах у него лишь 4; но использование особых светофильтров («oil drops», клетки с определённым красителем) увеличивает это число до 5.

Многие птицы способны видеть в ближнем ультрафиолете (~0.36 мкм) [15].

Острота зрения по крайней мере у дневных хищных птиц многократно превосходит человеческую: в полтора раза у пустельги [16], в 4-5 раз – у орла [17], и до 8 раз — у ястреба (по не очень надёжным, правда, данным, вроде [18, 19]).

Правда, в одной работе [16a] эти цифры опровергаются. Там намеряли, что острота зрения ястреба и пустельги лишь близка к человеческой. Но их эксперименты велись при умеренном и слабом освещении, а в таких условиях все видят хуже.

8. Совы, в противоположность популярному мифу, вполне способны видеть днём. Ночью же чувствительность их зрения к слабому свету превышает человеческую чуть ли не в 100 раз! [случайно потерял ссылку; лень искать] По крайней мере некоторые из сов обладают и цветным зрением [20].

9. Зрение черепах тоже цветное, но не очень острое [21]. Кроме того, они, похоже, не видят сине-фиолетовых тонов.

10. Некоторые змеи, такие как гремучие, питоны и удавы, способны «видеть» в далёком инфракрасном диапазоне (8-12 мкм; в одной работе упоминается также чувствительность в 3-5 мкм). Такой «свет» отстоит очень далеко от областей, в которых видят все остальные живые существа на Земле (0.3 – 1 мкм), и соответствует области, в которой «светятся» теплокровные животные. [21, 22, 23]. То есть, эти змеи оборудованы самым настоящим «тепловизором». Острота подобного зрения не слишком высока, составляя величину порядка 10 сантиметров на расстоянии полуметра, но это именно настоящее «зрение», способное отслеживать движущуюся цель даже во время прыжка змеи. Ну а для ночной охоты на мышей большего и не нужно :).

Вдобавок к этому, змеи обладают ещё и обычным зрением, правда, вероятно, неспособны видеть синий и фиолетовый.

11. Большинство лягушек видят цвета; размерность цветового пространства у некоторых достигает 4 – то есть, больше, чем у нас 🙂 [24]

12. Раз уж даже лягушки воспринимают цветов больше, чем мы, то возникает закономерный вопрос: а кто вообще выходит победителем в этой области? Чья радуга самая, понимаешь, радужная?

Так вот. Из исследованных на сегодня существ самым развитым цветовым зрением обладает… креветка-богомол (mantis shrimp) [25]. У «примитивного» ракообразного имеется не менее чем восемь типов цветовых рецепторов, плюс два их типа для восприятия поляризации света, плюс oil drops, дополнительно увеличивающие размерность цветового пространства. В общем, это просто какой-то ходячий спектрограф; никто даже не знает точно, сколько базовых цветов видит это существо, но полагают, что не менее 10. И все эти цвета вмещаются в узкий диапазон от примерно 0.4 до 0.65 мкм – чуть уже человеческого.

Компоновка глаз этой креветки тоже весьма необычна (советую посетить ссылку, там есть картинка). Глаз два, они фасеточные, каждый разделён на верхнюю и нижнюю полусферу и этакий «пояс» между ними. К цвету чувствителен только «пояс». Предмет, наблюдаемый креветкой, видят все три части глаза; таким образом, каждый глаз по отдельности обладает тринокулярным зрением (в противоположность массово распространённому на Земле зрению бинокулярному), и способен благодаря этому очень точно оценивать расстояния.

Спрашивается, а нахрена маленькой креветке всё это нужно? Ответ: она – хищник, обитающий в коралловых рифах, где разноцветных существ хоть отбавляй. Не умеешь отличать их от рифов – останешься голодным 🙂

13. В отличии от креветок осьминоги цветов, похоже, совсем не различают, т.к. живут и охотятся преимущественно в полумраке [28]. Но зато достоверно известно, что они видят поляризацию света – вероятно, как вариации какого-то специфического «цвета». Осьминоги могут отличать «поляризационный контраст» между объектами, не превышающий 20 градусов [26]. Человеческий глаз к поляризации света почти нечувствителен, поэтому людям трудно представить себе, как это может «выглядеть» для осьминога. Многие из нас вообще даже не в курсе, что восприятие поляризации способно дать важную информацию об окружающем мире :). На самом деле, поляризация очень важна, и её влияние на внешний вид многих предметов хорошо знакомо фотографам (см. пример).

Острота зрения осьминогов не очень высока и составляет, по разным данным, от 10 до 65 угловых минут, что соответствует предметам размером от 3 до 20 мм, рассматриваемым с расстояния в 1 метр [26,27]

Глаз осьминога во многом похож на человеческий: линза (хрусталик), глазное яблоко, сетчатка (retina). Но, в отличие от нас, у осьминогов нет «слепого пятна», т.к. кровеносные сосуды и нервы подходят к сетчатке сзади, не перекрывая путь свету.

Занятно, что у общих эволюционных предков осьминогов и позвоночных глаз, скорее всего, не было вообще. Т.е. схожее устройство было «изобретено» эволюцией дважды :).

14. Золотые рыбки – тетрахроматы [28] и видят длины волн от 0.3 мкм (и даже ниже) до примерно 0.73 мкм – то есть весь человеческий диапазон, плюс хороший кусок ультрафиолета, плюс пограничную с инфракрасным область.

15. Латимерия (целакант) – древняя, долгое время считавшаяся вымершей рыба, обитающая на глубине около 200 м. Света там почти нет, а те его остатки, что всё-таки туда просачиваются – исключительно синие. Тем не менее, она тоже обладает цветным зрением, с нашей точки зрения весьма уникальным. Латимерия – дихромат, но всё богатство воспринимаемой ею гаммы укладывается, по нашим меркам, в почти неотличимые оттенки синего в узеньком диапазоне длин волн возле 0.48 мкм [29]. Максимумы цветового восприятия её рецепторов отстоят друг от друга всего на 7 нанометров: 0.478 и 0.485 мкм.

16. Обыкновенный карп может видеть в ближнем инфракрасном диапазоне (0.865 мкм) [30] – там же, где работают пульты управления телевизором и где рассеяние света в воде и воздухе существенно ниже.

17. По способу создания изображения все глаза на Земле можно разделить на 4 класса [3]:

17.1. Камера-обскура – встречается только у моллюска под названием Наутилус.

17.2. Камера с линзой – используется всеми позвоночными, пауками, большинством моллюсков и некоторыми другими существами.

17.3. Камера-рефрактор (изображение создаётся зеркалом) – известна только у одного вида существ – морских гребешков (scallops) [31, 3].

17.4. Фасеточный глаз – состоит из множества (до десятков тысяч) маленьких «глазков», каждый из которых видит лишь узкий участок пространства. Используется насекомыми и ракообразными.

18. Большинство пауков видят очень плохо, хотя и имеют, как правило, по 8 глаз. Вплоть до того, что едва отличают день от ночи [32].

Но есть немногие из них, кто не плетут сети и тупо ждут, пока добыча придёт сама, а ведут активную охоту. Это прыгающие пауки и net-casting spiders (русского перевода не нашёл, возможно, потому, что в СССР они не водятся). У этих со зрением всё в порядке 🙂

Прыгающие пауки, будучи атакующими хищниками, в чём-то близки кошачьим. Они замечают добычу издалека, подкрадываются к ней и затем настигают её в прыжке. Их зрение охватывает более 300 градусов окружающего пространства; при этом фронтальное зрение бинокулярно, обладает довольно высоким разрешением, и позволяет с высокой точностью оценивать расстояние до будущей жертвы. Прыгают эти пауки на дистанции до ~10 сантиметров. Их мозг довольно велик в объёме, достигая в процентном отношении к весу тела той же величины, что и у людей. Прыгающие пауки способны видеть в ультрафиолете. Почти достоверно, что они обладают цветным зрением [хотя бы потому, что их тела имеют разноцветную «разметку»]. Неясно, правда, какова размерность цветового пространства этого зрения; называются числа от 2 до 4 [33, 34, 35, 32].

Net-casting spiders – ночные хищники и обладают наибольшей светосилой оптики глаза среди всех известных на Земле существ: F/0.58 [32]. Фотографам предлагается минутку помедитировать в тихом благоговении перед этой цифрой :).

19. От пауков к насекомым, которых, как известно, на Земле как минимум миллион видов – больше чем всех остальных, вместе взятых :).

Общими характеристиками зрения насекомых являются [36,37]:

А. Фасеточные глаза.
Б. Восприимчивость к ультрафиолетовому свету.
В. Трихроматизм с цветами ультрафиолетовым, синим и зелёным.
Г. Невосприимчивость к красному.
Д. Чувствительность к поляризации света.
Е. Способность различать как раздельные очень быстро сменяющиеся изображения (до 300 «кадров» в секунду у некоторых видов) [43].

Специфические особенности в основном сводятся к различиям в разрешающей способности глаз:

19.1. У стрекоз, вероятно, самое острое зрение среди всех насекомых. Их глаза состоят из примерно 30 тысяч элементов, а визуальное разрешение достигает 0.24 градуса [38]. Это соответствует способности различать предметы размером в 4 миллиметра с расстояния в 1 метр – то есть примерно вдесятеро хуже, чем у человека.

19.2. Пчёлы видят средне по меркам насекомых – то есть примерно в 60-100 раз хуже, чем человек [39, 40]. Два-три сантиметра с расстояния в 1 метр – вот характерный размер их «точки». Они не видят красного света, но различают три цвета, один из которых – ультрафиолетовый. Всякий, кто хоть немного интересовался ультрафиолетовой фотографией, знает, что многие цветы выглядят куда ярче и контрастнее в этом диапазоне, так что пчёлам это очень даже помогает.

19.3. Жуки демонстрируют не особо впечатляющую разрешающую способность глаз в пределах от 1 до ~7 градусов [37, 40]. Зато некоторые из них, похоже, тоже наделены способностью «видеть» или чувствовать далёкое инфракрасное (тепловое) излучение, хотя найденные ссылки на эту тему довольно невнятны [41, 42].

19.4. Живущие под землёй муравьи занимают низшую ступень в иерархии насекомого зрения. Обладая буквально единицами фасеток, они способны различать лишь предметы, имеющие не меньше нескольких десятков градусов в видимом размере – такие, например, как занесённый над муравьём башмак [43].

19.5. Бабочки, по крайней мере некоторые, способны видеть красный свет [44], что вообще-то нехарактерно для насекомых.

20. Морские звёзды, оказывается, обладают зрением [45]. Их «глаза» покрывают всё тело и даже обладают линзами, но вряд ли способны на большее, нежели просто реагировать на свет/тьму.

21. Дождевой червь тоже способен отличать день от ночи, но не более того [46].

22. Но наиболее удивительной зрительной системой среди примитивных существ обладают, похоже… медузы! По крайней мере, те из них, что именуются box jellyfish [на русский это переводят и как «кубомедуза», и «медуза-коробочка», и «австралийская медуза»] [47, 48].

Начнём с того, что мозгов у этой твари нет вообще! Так что в нашем понимании она в принципе не может «видеть». Тем не менее, она обладает 24-мя глазами, и восемь из них достаточно сложно устроены: имеют линзу и даже радужную оболочку, способную сокращаться на ярком свете. Несмотря на наличие линзы, сетчатка этих «глаз» находится не в фокусе и способна формировать лишь очень расплывчатое изображение.

Это примитивное безмозглое довольно активно пользуется своими глазами, избегая сближений с крупными тёмными предметами и с вытянутыми тёмными объектами шириной более ~1 см – очевидно, с «препятствиями» и «палками», столкнувшись с которыми, медуза может повредиться. Светлые предметы она не «видит». Похоже неграм, особенно с палками, медуз можно не бояться :).

23. Даже некоторые одноклеточные, например, эвглена, обладают «зрением», позволяющим им чувствовать направление света. Его механизм до конца не ясен. Предлагаются молекулярно-механические объяснения [49].

24. И на закуску – пара малоизвестных фактов о человеческом зрении.

24.1. Человек вполне способен видеть ультрафиолет с длиной волны свыше примерно 0.3 мкм [в частности, 53], но с возрастом эта способность быстро теряется за счёт пожелтения хрусталика глаза. В 20 лет я сам лично наблюдал на спектрографе одну из линий ртути с длиной волны 0.365 мкм, но сомневаюсь, что смогу разглядеть её сегодня. Кстати, на вид она казалась серой, а не синей.

24.2. Человек способен видеть поляризацию света; некоторые северные народы даже пользуются этим для навигации. Но это требует значительных навыков, достигаемых лишь тренировкой. Поскольку же подавляющее большинство населения планеты не знает об этой своей способности, то она остаётся неразвитой в людях [50]. Я, на свою беду, научился, и теперь с трудом могу работать с LCD-мониторами, ибо их свет сильно поляризован. Так что, если Вам тоже хочется научиться видеть поляризацию — подумайте трижды, действительно ли Вам так уж нужен этот новый «орган чувств»? 🙂

24.3. У некоторых людей, похоже, присутствует четвёртый тип колбочек и, таким образом, зачатки тетрахроматического зрения [4,51,52]. Четвёртый рецептор имеет максимум в жёлто-оранжевой области и отвечает за восприятие «другого оранжевого» цвета, по словам этих людей.

Объяснение терминов:

* Острота зрения (разрешающая способность; visual acuity) – способность глаза различать мелкие детали. В тексте выражается в угловом размере минимальных предметов, которые воспринимается глазом уже как протяжённые объекты, а не как точки.

Для человека эта величина составляет примерно 1/3000 радиана, или одну угловую минуту. Это соответствует предмету размером в 0.3 мм, разглядываемому с расстояния в 1 метр. [Отмечу, что в учебниках по наблюдательной астрономии приводится цифра в 2 угловых минуты как минимально необходимая, чтобы разглядеть диск планеты. Я не знаю, кто прав.]

Часто я буду остроту зрения животных выражать в сравнении с человеческой. То есть, если написано, что острота зрения Сильнопхая Задоприволакивающего втрое ниже человеческой – это значит способность различать 1 мм с расстояния в 1 метр.

* Размерность цветового пространства — количество «базовых» цветов в цветовосприятии существа, смешивая которые, можно получить (почти) все цвета, воспринимаемые им. Часто это соответствует количеству типов чувствительных к цвету рецепторов в глазу.

Для человека таких «базовых» цветов три: красный, зелёный и синий. Смешивая их, можно получать все цвета, в принципе видимые человеком (тут есть свои тонкости, ибо оно не совсем так; но для наших целей это описание верно). Поэтому человеческое цветовое пространство трёхмерно, а мы называемся трихроматами.

Аналогично, человек, неспособный отличать красный от зелёного, является дихроматом: для него вся гамма цветов состоит из смеси «краснозелёного» и синего. Его цветовое пространство двумерно. Собаки – тоже дихроматы. У существа же, цветов вообще не различающего, размерность этого пространства будет нулевой.

Понятно, что чем выше размерность цветового пространства существа, тем больше богатство цветов, им воспринимаемых, и тем разнообразнее для него окружающий мир.

* Светосила, она же минимальная апертура, она же F-number. Записывается обычно как F/число, например F/2.0, и характеризует эффективность собирания света объективом глаза или прибора. Чем ниже это число, тем ярче получаемое глазом изображение. У большинства объективов фотоаппаратов светосила лежит в пределах F/1.5 … F/4.0. У человеческого глаза она может достигать F/2.1 [1].

* Человек видит свет с длинами волн от 0.4 до 0.7 мкм (в некоторых источниках указывается диапазон 0.38 … 0.76 мкм — видимо, замеры велись при большей силе света).

* Несколько интересных статей и сайтов по теме, где изложены не отдельные факты, а какие-то систематические материалы из науки о зрении животных. Рекомендую желающим объять и упорядочить необъятное:

1. http://www.eyedesignbook.com/ch4/eyech4-b.html [2] – краткая аннотация устройств глаз и зрения у основных типов, классов, и некоторых отрядов животных.

2. http://soma.npa.uiuc.edu/courses/bio303/Ch21b.html [3] — перечислены встречающиеся в природе типы глаз, с чертежами.

3. http://www.talkorigins.org/faqs/vision.html [4]— отлично прочищающая мозги статья про цветное зрение у животных, его эволюцию, и место млекопитающих в этой картине.

Комментарии? http://eugenebo.livejournal.com/45235.html

Писано году примерно в 2005-м.

Освещение: слепота или зрение? — Энергетика и промышленность России — № 8 (24) август 2002 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 8 (24) август 2002 года

Развитие человечества как биологического вида во многом зависит от состояния его среды обитания. Внимание экологов оказывается традиционно привлечено к глобальным вопросам состояния атмосферы, гидросферы и растительного покрова нашей планеты, т. е. к так называемым окружающим макросредам. Вместе с тем состояние здоровья человека в первую очередь подвергается воздействию микросред, с которыми непосредственно взаимодействует наш организм. Именно здесь значительную роль приобретают различные поля, механизм действия которых, как правило, недостаточно изучен. К числу таких полей можно отнести электромагнитное, радиационное, гравитационное и световое. О результатах воздействия трех первых можно судить по обширным экспериментальным данным, которые свидетельствуют о том, что любые отклонения от природной нормы пагубно влияют на живые организмы. Какова ситуация в четвертом случае?

С физической точки зрения понятия «световое поле» не существует. Свет представляет собой электромагнитные волны в диапазоне длин волн 0,4 — 0,8 мкм, т. е. является одним из проявлений электромагнитного поля. Вместе с тем, в отличие от других электромагнитных волн, свет имеет принципиально другой путь воздействия на человеческий организм. Как известно, более 90% информации человек получает посредством зрения, а оно в свою очередь обеспечивается именно воздействием на глаз оптического излучения. Это позволило выделить в теоретической светотехнике понятие «светового поля», рассматривающего весь окружающий человека мир с точки зрения принимаемых глазом световых волн. Помимо своей информационной значимости, это поле обладает мощным воздействием на общее состояние человека, что и позволяет рассматривать его как самостоятельный компонент экологической среды. Несмотря на это, вплоть до настоящего времени его влияние явно недооценивалось, а иногда и вообще игнорировалось.

В момент появления человека как биологического вида единственным источником света на Земле было Солнце. Солнечные лучи либо достигают земной поверхности напрямую, либо предварительно претерпевают рассеяние в облачной атмосфере. Этим определяются два характерных спектра естественного излучения: теплый «солнечный» и прохладный «дневной». Таков естественный световой климат нашей планеты, к которому приспособлены биоритмы человеческого организма.

Оптическое излучение характеризуется общей интенсивностью, а также распределениями по спектру, по времени и в пространстве. Естественное излучение относительно равномерно распределяется в пространстве, а его интенсивность плавно изменяется от восхода до заката солнца. Ранняя история создания искусственного освещения показывает, что в первую очередь внимание уделялось интенсивности (световому потоку) источников света, а остальные характеристики или не принимались во внимание, или приносились в жертву основной. Первым искусственным источником света стало открытое пламя, для получения которого использовались костры, лучины и позднее — свечи и масляные светильники. Переход к более совершенным конструкциям горелок обеспечивал все большую яркость пламени, которая достигла своего максимума в газовых лампах с так называемым колпачком Люшера — кусочком огнестойкой ткани, накаливавшимся в пламени и дававшим яркий белый свет.

С точки зрения эргономики света, интенсивность излучения источника является хотя и важным, но далеко не единственным критерием оценки его качества. К сожалению, признание этого факта наступило далеко не одновременно с началом повсеместного использования искусственного освещения. Впервые появившиеся во второй половине XIX в. электрические лампы также совершенствовались лишь в направлении увеличения их световой отдачи, т. е. количества света, выработанного на 1 Вт электрической мощности. Любопытно отметить, что вначале электрический свет был признан неэффективным, так как первые образцы ламп накаливания существенно уступали по яркости общепринятым в то время газовым и керосиновым фонарям.

Вопросы качества освещения, определяющего его экологичность, впервые возникли перед разработчиками ламп в 1930-х годах. Именно тогда попытка широкого применения новейших ртутных газоразрядных ламп, обладавших вчетверо большей светоотдачей, чем лампы накаливания, столкнулась с активным противодействием потребителей освещения. Проблема состояла в том, что яркий свет этих ламп обладал выраженным зеленоватым оттенком и лица людей в нем приобретали жутковатый мертвенный оттенок.

Примерно в тот же период исследователи обратили внимание на спектральный состав света, получаемого от разных источников. Важность этой характеристики заключается в том, что от нее зависят цвета освещаемых объектов и, как следствие, психофизиологическое восприятие людей в условиях искусственного освещения. Каким же должен быть спектральный состав? Исследования показали, что человеческий глаз реагирует не напрямую на излучения отдельных длин волн, а на некий получаемый общий результат их воздействия. При этом разноспектральные излучения вполне могут дать одно и то же световое впечатление, получившее логичное название цвета. В связи с этим для оценки качества источника света было предложено использовать вызываемое им отличие в цвете некоторых стандартных красителей от эталонных значений. В качестве эталонного вполне естественно использовать природный световой излучатель, однако свет Солнца или облачного, ясного, полуденного и вечернего неба существенно различается. Это привело к тому, что современные источники света оцениваются в сравнении с двумя основными эталонами: Солнцем и «полуденным небом, равномерно покрытым облаками», в зависимости от того, к чему ближе спектр исследуемой лампы. Получаемое в результате число от 0 до 100 и характеризует так называемую цветопередачу лампы. Цветопередачу выше 60 принято считать приемлемой, выше 80 — хорошей, выше 90 — высокой (очень хорошей).

Появление электрических ламп породило еще одну существенную проблему. При питании лампы переменным током излучаемый ею свет пульсирует с частотой этого тока. Здесь наблюдается существенное отличие от естественных излучений, интенсивность которых изменяется в сотни раз медленнее. Эффект мерцания наиболее заметно проявился в газоразрядных лампах, излучение которых практически гаснет десятки раз в секунду при прохождении питающего напряжения через нулевую отметку. Следствием этого эффекта являются повышенная утомляемость, головные и глазные боли людей, выполняющих напряженную зрительную работу (например, чтение) при искусственном освещении. Это объясняется тем, что, хотя человек и не различает мерцаний с частотой более 25 — 30 раз/с, его зрительный аппарат продолжает подсознательно их отслеживать, выполняя дополнительную зрительную работу и вызывая переутомление. Именно на этом основан эффект «двадцать пятого кадра», внедряемого в киноленту через каждые 24 кадра фильма и приводящего к гипнотическому внедрению изображенной на нем информации в память зрителя.

В подавляющем большинстве случаев свет электрических ламп пульсирует с частотой 50 — 100 Гц, которая находится в пределах различимости зрительным аппаратом. Для снижения вредного воздействия пульсаций на человека существуют два основных способа: уменьшение отношения максимальной интенсивности света к минимальной и выведение частоты мерцаний за пределы различения. Оба способа применяются в технике освещения. Глубину пульсаций удается снизить путем повышения инерционности излучающего элемента (нити накала, люминофора и т.п.) и выпрямлением питающего напряжения (в случае, если конструкция ламп это допускает).

С учетом того, что глаз не воспринимает в виде прерывистого излучение с частотой более 400 — 1000 Гц, основным современным способом борьбы с пульсациями является питание ламп током повышенной частоты (18 — 60 кГц). Однако электромагнитное излучение проводов светильника, находящееся в этом диапазоне, способно намного дальше распространяться в пространстве и оказывать воздействие на весь организм человека. Поэтому полностью безопасными являются только профессионально изготовленные и установленные экранированные светильники.

Каким должно быть искусственное освещение? Универсального ответа на этот вопрос не существует. Конструкции и характеристики осветительных установок так же разнообразны и многочисленны, как и разновидности человеческой деятельности. Освещение должно в полной мере отвечать требованиям, предъявляемым конкретной ситуацией, отчасти эти требования отражены в международных и национальных светотехнических нормах. Тем не менее, с точки зрения экологии и эргономики, существуют некоторые общие рекомендации, соблюдение которых делает использование освещения не только безопасным, но и привносящим дополнительный комфорт в повседневную жизнь. Остановимся на них подробнее.

Интенсивность естественного излучения изменяется в широких пределах. Освещенность наблюдаемых нами предметов лежит между 0,1 лк в ясную лунную ночь и 60 — 100 тыс. лк под ярким летним Солнцем. Несмотря на то что наши глаза от природы приспособлены к такому широкому диапазону, каждому роду человеческих занятий соответствует свое предпочтительное значение освещенности. Например, для общей ориентации в пространстве достаточно 1 — 10 лк, для уверенного различения цветов — от 50 до 100 лк, для чтения — 500 — 1000 лк, а для точной работы (ремонт наручных часов, ювелирное производство) — от 2 до 5 тыс. лк.

Кроме самого значения освещенности объекта внимания, важно также и распределение света в остальном наблюдаемом пространстве. Например, резкие яркостные контрасты вызывают утомление глаз и приводят к постепенному снижению остроты зрения. Именно этим объясняется вред от просмотра телевизора в полной темноте (к тому же экран еще и мерцает!). В связи с этим переход яркости от объекта постоянного наблюдения к периферийной области зрения должен быть плавным. Следует также избегать появления в окружающей обстановке компактных ярких пятен (например, открытых прозрачных ламп накаливания).

Полное отсутствие контрастов также неблагоприятно сказывается на самочувствии и работоспособности пользователей освещения. Подобный эффект присутствует, например, в некоторых современных офисах с одинаковой белой отделкой потолка, стен и мебели. В качестве гармоничного рекомендуется соотношение яркостей центральной, прилегающей к ней периферийной и удаленной боковой областей зрения, равное 10:3:1. Это означает, что если вы читаете книгу при свете настольной лампы, создающей освещенность в 500 лк, то освещенность всей поверхности стола должна быть не менее 150 лк, а комнаты — 50 лк (всегда пользуйтесь общим освещением!).

Свет внутри помещений должен распространяться в разных направлениях. С одной стороны, это предотвращает появление резких теней (контрастов), с другой — обеспечивает необходимое соотношение яркостей в поле зрения и одинаково хорошую различимость как горизонтально, так и вертикально расположенных объектов. Насыщенность помещения светом характеризуется так называемой среднецилиндрической освещенностью. В некоторых научных работах также отмечено, что психологическое состояние людей заметно улучшается, если искусственный свет падает в тех же направлениях, что и естественный (например, со стороны окон), и имеет похожий цвет.

Важность цветопередающих свойств источников света находит свое отражение и в требованиях к правильному освещению. Наилучшими во всех случаях являются лампы, цветопередача которых равна 100, однако из экономических соображений иногда выбираются несколько худшие. Например, для освещения коридоров вполне подойдут и лампы с цветопередачей в 60 ед.

Вопреки существующему заблуждению, цвет излучения лампы и ее цветопередающие свойства никак не связаны. Современные «белые» источники света предоставляют пользователю широкий выбор цветовых оттенков: от теплого «цвета пламени» до ледяного «цвета антарктического неба». В каждом случае рекомендуется использовать тот цвет, который наиболее естественно воспринимается человеком. Например, в жарких странах для внутреннего освещения скорее подойдут холодные оттенки, а в холодных — теплые.

Необходимо принимать меры по ограничению пульсации искусственного света, заключающиеся в правильном выборе светильников. Современные (электронные) схемы включения позволяют добиться снижения пульсаций до 2 — 5% даже при использовании «капризных» люминесцентных ламп, что полностью исключает эту проблему из рассмотрения. Обычные схемы обладают намного худшими параметрами (пульсации доходят до 60%), но, к сожалению, до сих пор остаются самыми распространенными вследствие своей дешевизны. Тем не менее не стоит экономить, покупая дешевую настольную лампу с люминесцентным источником света, так как вызываемые ею высокие пульсации одновременно с большими освещенностями и сильным напряжением глаз неминуемо ведут к ослаблению зрения.

Рассмотренные рекомендации лишь помогают сделать правильный выбор в освещении, однако последнее слово здесь, разумеется, принадлежит дизайнерам — людям, определяющим общее эстетическое впечатление от освещаемых помещений и пространств. Кроме экологических и экономических, их творчество должно ограничиваться также требованиями электро- и пожаробезопасности освещения.

Некоторые современные лампы, в особенности при некачественном изготовлении, представляют для человека опасность ультрафиолетового облучения. Его последствиями могут стать раздражения кожи, частичная потеря зрения и даже появление злокачественных опухолей. В связи с этим необходимо избегать слишком близкого к людям расположения открытых источников света, по возможности использовать лампы в светильниках со стеклами и не допускать применения ламп, не соответствующих мировым стандартам на ультрафиолетовое излучение. Следует помнить, что ультрафиолет вреден и для многих материалов и красителей, так как он вызывает их старение и выцветание (характерный пример — воздействие на лакированную мебель прямого солнечного света). Проблемы ультрафиолета не существует лишь для обычных ламп накаливания и всех разновидностей люминесцентных ламп (включая так называемые «энергосберегающие»).

Если внутреннее освещение влияет только на микроклимат человеческой среды обитания, то наружное и уличное освещение в той или иной степени воздействует на всю окружающую среду. Например, отмечено, что растущие под уличными фонарями деревья дольше не сбрасывают листву с наступлением осени. Кроме этого, прямой и отраженный искусственный свет рассеивается в атмосфере, приводя к ее так называемому «световому загрязнению». Наиболее сильно это проявляется в больших городах в виде «свечения» ночного неба, и впервые оно было отмечено астрономами, испытавшими затруднения в наблюдении далеких звезд.

«Световое загрязнение» влияет и на жизнь обычных людей, так как ночное проникновение света в помещения нарушает нормальное течение биоритмов нашего организма. Некоторые исследования даже связывают возникновение в последние десятилетия болезни «хронической усталости» с развитием искусственного освещения. Это объясняется тем, что естественный ход событий для человека связан с активностью днем и ее прекращением в темное время суток (так существует вся остальная природа!). С появлением искусственного света период человеческой активности искусственно увеличился, а засветка окон жилых домов в темное время суток может вообще приводить к стиранию психологических границ между днем и ночью. В результате мы сильнее утомляемся и недостаточно полноценно отдыхаем. Бороться со «световым загрязнением» нашего собственного жилища весьма просто. Для этого необходимы лишь светонепроницаемые жалюзи или просто плотные шторы.

В заключение необходимо особо отметить один фактор, сопровождающий экологичность освещения. Он касается уже не самого света и его особенностей, а тех средств, которые используются для его получения. Дело в том, что большинство современных ламп содержат токсические вещества, к которым в первую очередь относится ртуть. Разрушение ламп приводит к попаданию этих веществ в атмосферу и напрямую в наши легкие. В связи с этим все газоразрядные лампы (в том числе «энергосберегающие») требуют особого обращения. Необходимо всячески избегать их использования в условиях вибрации, неустойчивого положения и незащищенности от воздействия наружной окружающей среды (от попадания воды лампа может просто лопнуть). Убедитесь в том, что конструкция светильника исключает случайное выпадение ламп из патронов. Если лампа все же разбилась, во избежание отравления необходимо обработать место ее падения и осколки раствором марганцовки, а разлившуюся ртуть собрать резиновой грушей.

Ртутная опасность исходит и от перегоревших ламп. Законодательствами многих стран запрещено выбрасывать эти лампы вместе с обычным мусором. Попадание ртутных отходов на свалки вызывает проникновение соединений ртути в грунтовые воды, а затем в питьевую воду. Негодные разрядные лампы следует сдавать в специальные пункты для их обезвреживания. Извлеченная ртуть может быть повторно использована в промышленности, причем ее стоимость сопоставима с затратами на извлечение.

Несмотря на все трудности и опасности, сопровождающие использование искусственного освещения, современный уровень светотехнической науки и техники позволяет практически в каждом конкретном применении сделать правильный выбор. Все необходимое в наших руках, и именно от нас, как владельцев и пользователей освещения, зависит то, насколько комфортной и безопасной будет одна из важнейших сред нашего обитания — световое поле.

Возможно ли восстановить зрение при близорукости?

Этот вопрос беспокоит многих людей на планете, ведь близорукость (миопия), согласно данным Всемирной организации здравоохранения, встречается в легкой форме примерно у 188 с половиной миллионов человек, умеренные и тяжелые – у 217 миллионов.

При близорукости зрение вблизи хорошее (предметы, которые расположены рядом, видны четко), а вот вдаль человек видит плохо. Такое явление связано с нарушением рефракции, когда световые лучи не фокусируются на сетчатке глаза, как положено при нормальном зрении, а собираются в фокус перед нею. Чтобы рассмотреть отдаленные объекты, приходится прищуриваться, однако сфокусировать взгляд удается лишь при небольших отклонениях рефракции от нормы.

Причиной миопии врачи называют необходимость рассматривать предметы вблизи: текст на компьютере или экране мобильного телефона, в учебнике, мелкие детали во время работы и так далее. Но поскольку глаза человека изначально приспособлены к жизни на природе и привыкли смотреть вдаль, им приходится приспосабливаться к новым условиям изменяя рефракцию. Результатом может стать значительное ухудшение зрения и даже слепота.

Виды близорукости и особенности их лечения

Современная медицина выделяет три основные формы этого нарушения зрения – врожденную, наследственную и приобретенную.

• При врожденной близорукости можно заметить деформацию глазного яблока, как только ребенок родился.
• Наследственная патология передается из поколения в поколение в семье. Это обусловлено особенностями строения соединительной ткани глазного яблока, которые закладываются генетически. У одних людей она может растягиваться сильнее, у других – меньше. Вероятность, что у близорукого отца родится ребенок, который со временем столкнется с той же проблемой, составляет около 15%. У мамы с этим нарушением зрения риск рождения такого малыша повышается до 30%. Если оба родителя близоруки, то он возрастает до 50%. Однако, даже если мама и папа имеют стопроцентное зрение, это не гарантирует отсутствие патологии у ребенка.

Приобретенная миопия формируется со временем под действием различных факторов: чрезмерных нагрузок на глаза, отсутствии необходимых профилактических мер.

Близорукость может быть легкой средней или тяжелой

Степень нарушений	Показатели в диоптриях	Изменение длины глазного яблока	Видимость
Слабая	До 3 диоптрий	Выше примерно 1,5 мм	Предметы вблизи видны хорошо, а вдали немного размыты
Средняя	3-6 диоптрий	Выше чем на 3 мм	Предметы четко видны вблизи на расстоянии до 30 см, а вдали – плохо различимы
Высокая	6-30 диоптрий	Наблюдаются изменения не только длины глазного яблока но и сетчатки глазного дна и сосудистой оболочки	Предметы видны на расстоянии до 10 см

Врачи-офтальмологи также говорят об истинной и ложной близорукости. В первом случае наблюдаются реальные изменения длины глазного яблока. Во втором нарушения зрения связаны со спазмом аккомодации глазных мышц, что происходит вследствие переутомления глаз. Однако возможен переход ложной формы в истинную, если не предпринимать никаких мер, продолжать слишком напрягать зрение и не лечить заболевание.

Можно ли вылечить?

Близорукость поддается коррекции и лечению. Самые лучшие результаты достигаются, если лечение начинается как можно раньше – при слабой или средней степени нарушений. И при условии, что комбинируется несколько методов: гимнастики для глаз физиотерапии, ношения очков или линз.

Важно выполнять все рекомендации врача-офтальмолога, проводить процедуры, делать упражнения и носить очки либо линзы регулярно. Только в этом случае возможно заметное улучшение зрения и остановка прогрессирования заболевания.

К радикальным методам лечения относят операцию, выполняемую с помощью лазера. При использовании такой технологии возможно

восстановление зрения полностью в большинстве случаев.

При истинной форме патологии вылечить близорукость без операции, уверены врачи, невозможно. Если же близорукость ложная, то безоперационные способы способны помочь вернуть нормальное зрение, но только при условии достаточного упорства пациента и выполнении всех рекомендаций офтальмолога.

Как исправить зрение?

Каждый из методов, помогающих улучшить зрение при близорукости, обладает своими особенностями показаниями и определенной эффективностью лечения. Рассмотрим каждый из них подробнее.

1. Гимнастика. Специальные упражнения для улучшения зрения направлены на то, чтобы укрепить глазные мышцы и активизировать снабжение глаза кровью. Стоит учитывать, что гимнастика при регулярном ее применении действительно способна помочь повысить остроту зрения, однако, как полагают специалисты в области офтальмологии, полностью решить вопрос таким образом не получится.
2. Аппаратные методы и физиотерапия. Это целый комплекс мер, направленных на замедление, остановку развития процесса и на устранение близорукости, точнее, на повышение остроты зрения. Сюда входят магнитотерапия, рефлексотерапия (электропунктура), электростимуляция, лекарственный электрофорез, тренировки с помощью особых стекол, вакуумный пневмомассаж глаз (очки Сидоренко). Применяется офтальмологический тренажер «Визотроник» для стимуляции глазных мышц и снятия напряжения, улучшения кровообращения в глазных сосудах. Еще один аппарат – «Ручеек», создан для тренировки аккомодации (расширения и сжатия глазного яблока). Используются специальные компьютерные программы, которые стимулируют работу глаз и способствуют возбуждению центров коры головного мозга, связанных со способностью человека видеть. Проводятся тренировки по методу Аветисова-Мац. Для малышей придуман тренажер «Амблиокор»: дети просто смотрят мультфильмы, но, чтобы картинка была видна на экране, нужно смотреть правильно.

 

1. Очки или контактные линзы. Это самый простой вариант, не требующий практически никаких усилий. Достаточно пройти обследование у офтальмолога, который подберет подходящие линзы и купить очки. Этот метод наиболее востребован у пациентов, однако имеет свои недостатки. Например, в очках неудобно заниматься спортом, плавать. Они мешают полноценно наслаждаться просмотром фильмов в 3D-формате и так далее. За контактными линзами необходимо ежедневно ухаживать, что может быть сложно для детей или людей пожилого возраста. Кроме того, очки и линзы не решают вопрос, они лишь останавливают и замедляют процесс снижения остроты зрения.
2. Ортолинзы – специальная разновидность контактных линз. Они имеют жесткую форму и используются во время сна. Пока человек спит, линзы способствуют изменению формы роговицы глаза и уплощению ее центра – оптической части. После снятия линзы утром глазное яблоко еще некоторое время сохраняет свою новую форму, а изображение фокусируется, как нужно, на сетчатке – зрение улучшается. Эффект сохраняется до двух суток, после чего глаз снова принимает прежнюю форму.
3. Операция склеропластики. Задача такого оперативного вмешательства – остановить увеличение длины глазного яблока по оптической оси. Такой метод применяется, если близорукость прогрессирует.
4. Лазерная коррекция зрения. Это современный высокотехнологичный вариант. Операция проходит быстро (в течение примерно 15 минут), без боли и позволяет полностью восстановить зрение. Заметить улучшение можно уже на второй день, а через месяц большинству пациентов уже удается хорошо видеть предметы вдали без очков и линз. Но применять этот метод можно только при стабильном зрении (отсутствии прогрессирования ухудшений) в течение минимум пяти лет, и лучше после 18 лет. Это значит, что, если процесс остановился в 14 лет, можно сделать лазерную коррекцию в восемнадцать, если остановка произошла в 17 лет – только в 22 года.
5. Замена хрусталика глаза. Такое оперативное вмешательство используется, если степень близорукости тяжелая, и глаз уже не может самостоятельно регулировать аккомодацию. В том случае применяется метод ультразвуковой факоэмульсификации хрусталика. Прежний хрусталик удаляется, а на его место ставится новый – искусственная интраокулярная линза. Если глаз еще не полностью потерял способность к аккомодации, возможна имплантация факичной линзы при сохранении естественного хрусталика.

Как вылечить близорукость у детей?

Лечение патологии у детей в большинстве случаев намного эффективнее, чем у взрослых. Это объясняется тем, что глаз ребенка еще развивается. Самое главное – начать лечение, как можно раньше.

В возрасте до трех лет при слабой близорукости, по мнению некоторых офтальмологов, коррекция не имеет смысла. Это связано с тем, что такие малыши не нуждаются в разглядывании предметов, расположенных далеко от них. Они активно изучают свое ближайшее окружение.

С трех лет уже можно купить ребенку очки: ему хочется видеть больше и шире, и у него достаточно мотивации, чтобы ежедневно носить этот аксессуар. Если нарушения сильные (9-10 диоптрий), то применяются контактные линзы, поскольку для очков потребуются слишком толстые и тяжелые линзы. Лучший вариант – однодневные модели: их не нужно промывать, что упрощает соблюдение гигиены и снижает риск попадания в глаза инфекции.

При степени нарушений до 6 диоптрий применяются ортолинзы: они помогают остановить прогрессирование патологии. Как говорят специалисты, ребенок может использовать ночные линзы в любом возрасте.  Также применяются физиотерапевтические способы коррекции.

В более старшем школьном возрасте могут использоваться все эти методы.

Как лечить миопию у школьника, вернее, как корректировать процесс, подробно расскажет врач-офтальмолог на консультации. Составляется индивидуальная программа для каждого юного пациента, куда включаются ношение очков или линз, медикаментозное лечение и аппаратное. Если школьнику проставлен диагноз «близорукость», рекомендуется дважды в год проходить курс лечения в специальных офтальмологических отделениях. Комплекс процедур, предусматривающих ограничение нагрузки на глаза, помогает остановить развитие заболевание и не допустить более серьезных его форм.

Подростки с нарушениями зрения нуждаются в особом внимании. Пубертатный период характеризуется значительными переменами в человеческом организме, и все патологические процессы могут обостряться. Кроме того, современные юноши и девушки много времени проводят за компьютерами и активно пользуются различными гаджетами, что повышает нагрузку на глаза. Каждый третий старшеклассник, как свидетельствуют цифры, страдает от нарушений зрения вдаль.

Важно использовать все возможные способы для замедления прогрессирования нарушений, Глазное яблоко растет примерно до шестнадцати-восемнадцати лет, поэтому делать операцию в подростковом возрасте нецелесообразно. Как показала практика, спустя какое-то время зрение снова снижается.

Заметить, что дошкольник или школьник плохо видят отдаленные объекты, можно по тому, что он начинает подносить к глазам предметы, чтобы лучше их рассмотреть. Частое моргание и быстрая утомляемость при чтении также могут быть симптомами развивающихся нарушений. Еще один признак – частые головные боли и прищуривание глаз при попытках рассмотреть то, что находится далеко.

Проверять зрение у школьников необходимо не реже одного раза в год: они входят в группу риску по причине высоких зрительных нагрузок во время учебы.

Как избавиться от близорукости у взрослых?

При плохом зрении вдаль у взрослых в качестве коррекционных мер активно применяются очки и контактные линзы, специальная гимнастика для глаз и физиопроцедуры. Чтобы замедлить прогрессирование болезни, рекомендуется соблюдать режим работы и отдыха, правильно питаться и достаточно времени проводить на свежем воздухе. Показаны также умеренные физические нагрузки.

Чтобы восстановить зрение у взрослых пациентов, успешно используются хирургические методы. Самой безопасной технологией исправления зрения при слабой и средней степенях считается лазерная коррекция.

Выполнять такие операции можно, начиная с 18 лет и до пожилого возраста. Главное – чтобы не было противопоказаний, которых с возрастом может накапливаться у человека все больше.

Новые современные методы лечения

Вернуть зрение к стопроцентным показателям, по словам врачей, при близорукости способна только хирургическая операция. Других вариантов кардинального решения вопроса современная медицина не предлагает.

Самым эффективным методом коррекции сегодня считается лазерная – с применением фемтосекундного лазерного аппарата.

• Лазерная коррекция проводится на основании точнейших расчетов, выполняемых компьютером.
• Точность коррекции очень высока.
• С помощью лазера формируется новая поверхность роговицы: срезается тонкий слой, чтобы обеспечить нужную толщину для нормальной рефракции.
• Пациент не чувствует боли во время операции и после нее.
• Зрение восстанавливается до 100% в течение месяца.

Если степень нарушений высока (более 16 диоптрий), пациентам после 18 лет выполняются полостные операции: хрусталик корректируется или заменяется искусственным.

При прогрессировании заболевания проводится склеропластика. Задний полюс глазного яблока укрепляется, что не дает ему растягиваться в дальнейшем.

Для профилактики близорукости у взрослых людей может выполняться лазерокоагуляция: возле истонченных участков роговицы сетчатка приваривается.

Любое оперативное вмешательство требует тщательного предварительного обследования пациента. Это необходимо, чтобы выявить возможные противопоказания и исключить возникновение осложнений в послеоперационном периоде.

Цитаты

«Прогнозы мировой статистики свидетельствуют о том, что к 2050 году 50% населения будет близоруким, 10% будут иметь высокую степень близорукости, и порядка одного миллиарда человек будут слепы», — Татьяна Павлова, доцент кафедры офтальмологии педиатрического факультета Российского медицинского университета имени Пирогова, ведущий эксперт межпрофессионального Альянса по охране зрения «Врата солнца»

 

«Дети должны регулярно проходить осмотры у врачей. Главная задача таких обследований — профилактика глазных заболеваний. Также важна гигиена глаз: чаще гулять на улице, ограничивать использование гаджетов. Это, конечно, вопрос дисциплины, и родители должны за этим следить. Чем младше ребёнок, тем меньше он должен проводить времени с компьютерами и смартфонами. До возраста 3-4 лет такие гаджеты вообще не рекомендуются к использованию», — сказал Брайан Холден, директор отдела образования Института зрения Брайана Холдена (Австралия) Луиджи Билотто.

Как далеко может видеть человеческий глаз? | Острота зрения человека

Как далеко может видеть человеческий глаз, зависит от того, сколько частиц света или фотонов испускает далекий объект. Самый дальний объект, видимый невооруженным глазом, — это галактика Андромеды, расположенная на удивительных 2,6 миллиона световых лет от Земли. 1 триллион звезд галактики в совокупности излучают достаточно света, чтобы несколько тысяч фотонов поражали каждый квадратный сантиметр Земли каждую секунду; темной ночью это достаточно, чтобы возбудить нашу сетчатку.

Еще в 1941 году зрительный ученый Селиг Хехт и его коллеги из Колумбийского университета провели то, что до сих пор считается надежным измерением «абсолютного порога» зрения — минимального количества фотонов, которые должны поразить нашу сетчатку, чтобы вызвать осознание. визуального восприятия. Эксперимент проверял порог в идеальных условиях: глазам участников исследования давали время адаптироваться к полной темноте, вспышка света, действовавшая в качестве стимула, имела (сине-зеленую) длину волны 510 нанометров, к которой наши глаза наиболее чувствительны, и этот свет был направлен на периферию сетчатки, которая наиболее богата светочувствительными стержневыми клетками.

Ученые обнаружили, что для того, чтобы участники исследования воспринимали такую ​​вспышку света более половины времени, им требовалось от 54 до 148 фотонов, чтобы поразить их глазные яблоки. Основываясь на измерениях поглощения сетчаткой, ученые подсчитали, что на самом деле палочковыми клетками участника было поглощено в 10 раз меньше фотонов. Таким образом, поглощение от 5 до 14 фотонов или, что эквивалентно, активация всего от 5 до 14 стержневых клеток, говорит вашему мозгу, что вы что-то видите.[Почему мы видим в трехмерном пространстве?]

«Это действительно небольшое количество химических событий», — заключили Хехт и его коллеги в своей основополагающей статье по этому вопросу.

Принимая во внимание абсолютный порог, яркость пламени свечи и то, как светящийся объект тускнеет в соответствии с квадратом расстояния от него, специалисты по зрению приходят к выводу, что можно было различить слабое мерцание пламени свечи до 30 миль отсюда.

Но как далеко мы можем почувствовать, что объект — это нечто большее, чем просто мерцание света? Чтобы что-то выглядело пространственно протяженным, а не точечным, свет от него должен стимулировать по крайней мере две соседние колбочки — элементы в наших глазах, которые производят цветовое зрение.В идеальных условиях объект должен иметь угол не менее 1 угловой минуты или одной шестидесятой градуса, чтобы возбуждать соседние конусы. (Эта угловая мера остается неизменной независимо от того, находится ли объект рядом или далеко; удаленные объекты должны быть намного больше, чтобы иметь тот же угол, что и близкие объекты). Полная луна составляет 30 угловых минут в поперечнике, тогда как Венеру трудно разрешить как протяженный объект с диаметром около 1 угловой минуты.

Объекты человеческого масштаба можно разрешить как протяженные объекты с расстояния чуть менее 2 миль (3 км).Например, на таком расстоянии мы могли бы различить две разные фары автомобиля.

Следуйте за Натали Вулчовер в Twitter @nattyover. Следите за «Маленькими загадками жизни» в Twitter @llmysteries, а затем присоединяйтесь к нам на Facebook.

Какое максимальное увеличение человеческого глаза?

Глаз — это окно мозга в мир. Это оптический прибор, который преобразует фотоны в электрические сигналы, которые люди учатся распознавать как свет и цвет.Однако при всей своей впечатляющей приспособляемости глаз, как и любой оптический инструмент, имеет ограничения. Среди них — так называемая ближняя точка, за которой глаз не может сфокусироваться. Ближайшая точка ограничивает расстояние, на котором люди могут четко видеть объекты.

Структура глаза

В передней части глаза находится жесткий прозрачный слой, называемый роговицей, который похож на фиксированную линзу, которую нельзя отрегулировать. За роговицей находится жидкость, называемая водянистой влагой, которая заполняет пространство между роговицей и хрусталиком.Хрусталик прозрачен, как роговица, но его можно изменить, чтобы фокусироваться на объектах, находящихся на разном расстоянии. От хрусталика свет проходит через другой слой жидкости, называемый стекловидным телом, к сетчатке — слою клеток в задней части глаза, которые переводят световые сигналы в нервные импульсы, которые проходят по зрительному нерву в мозг.

Линзы

Когда свет проходит через линзу, он изгибается или преломляется. Линза изгибает параллельные лучи света так, чтобы они встречались в фокусе.Расстояние от объектива до его фокальной точки называется фокусным расстоянием. Если свет отражается от объекта, а затем проходит через собирающую линзу, световые лучи изгибаются, образуя изображение. Точка формирования изображения и размер изображения зависят от фокусного расстояния объектива и положения объекта относительно объектива.

Уравнение линзы

Отношение между фокусным расстоянием и положением изображения определяется уравнением линзы: 1 / L + 1 / L ‘= 1 / f, где L — расстояние между линзой и объектом, L ‘- это расстояние от линзы до изображения, которое она формирует, а f — фокусное расстояние.Расстояние от хрусталика глаза до сетчатки немного больше 1,7 см, поэтому для человеческого глаза L ‘всегда одинаково; изменяются только L, расстояние до объекта и f (фокусное расстояние). Ваш глаз изменяет фокусное расстояние своей линзы, так что изображение всегда формируется на сетчатке. Чтобы сфокусироваться на удаленном объекте, объектив настраивается на фокусное расстояние около 1,7 см.

Увеличение

Увеличивает ли объектив объект, зависит от его положения относительно фокусного расстояния объектива.Увеличение задается уравнением M = -L ‘/ L, где, как и в предыдущем уравнении, L — это расстояние до объекта, а L’ — это расстояние от линзы до изображения, которое он формирует. Однако человеческий глаз имеет пределы; он может регулировать только фокусное расстояние, поэтому он не может четко сфокусироваться на чем-либо более близком, чем ближайшая точка. Для людей с хорошим зрением ближайшая точка обычно составляет около 25 см; по мере старения людей ближайшая точка становится больше.

Максимальное увеличение

Поскольку L ‘для человеческого глаза всегда одинаково — 1.7 см — единственный параметр в уравнении увеличения, который изменяется, — это L или расстояние до просматриваемого объекта. Поскольку люди не могут сфокусироваться ни на чем, кроме ближней точки, максимальное увеличение человеческого глаза — с точки зрения размера изображения, которое формируется на сетчатке, по сравнению с размером самого объекта — находится в ближней точке, когда M = 1,7 см / 25 см = 0,068 см. Как правило, это увеличение 1x, а увеличение для оптических инструментов, таких как лупы, обычно определяется путем сравнения его с нормальным зрением.Изображения, которые формируются на сетчатке глаза, перевернуты или перевернуты, хотя мозг не возражает — он научился интерпретировать информацию, которую он получает, как если бы изображение было перевернутым.

Разрешение

— сколько мегапикселей может видеть человеческий глаз?

Сколько «пикселей» улавливает человеческий глаз, на самом деле не отвечает на вопрос. Это приравнивается только тогда, когда, скажем, изображение, которое вы сделали камерой, увеличено до достаточно большого размера, чтобы занять все поле зрения зрителя. При таком размере исходное фото должно было быть примерно 576 Мп.

Детализация изображения обычно измеряется в DPI (точках на дюйм), и даже в этом случае размер и расстояние от зрителя должны быть зафиксированы, чтобы определить, насколько плотными должны быть точки, чтобы человеческий глаз больше не мог быть в состоянии сказать, что это точки.

Высокое качество печати для среднего расстояния чтения (18–24 дюйма) составляет порядка 5–10 тыс. Точек на дюйм. Для квадратного изображения размером 1 дюйм (@ 10K) это 100 Мп … для изображения размером 1х1 дюйм.

Проблема в том, что даже если для общей сцены может потребоваться только 576 Мп, когда глаз действительно фокусируется на определенной области, вся его острота направляется на эту область.Таким образом, изображение размером 1х1 дюйм должно иметь гораздо более высокую плотность, чтобы «обмануть» глаз.

Чтобы сделать изображение достаточно большим, но достаточно детальным, чтобы на нем можно было сосредоточить внимание, количество мегапикселей огромно. Вот почему вы видите, что используются очки. Экран расположен намного ближе к глазу, что делает изображение более плотным и все же большим.

Допустим, у вас есть камера на 5 МП. Это примерно 2200 x 2200 пикселей. Если размер сенсора (ПЗС) составляет примерно 1 на 1 дюйм, то есть … вы догадались, что это 2200 точек на дюйм.

Теперь увеличьте размер фотографии до 8 x 8 дюймов, и это будет всего лишь 275 точек на дюйм. Далеко не 5000 точек на дюйм, необходимые для высококачественной печати. (впрочем, если смотреть в 8 раз дальше …)

Если честно, 2K DPI приемлемо для стандартной печати (@ расстояние чтения), а при просмотре фотографии на маленьком экране (или распечатке) она выглядит гораздо более «реальной».

Чтобы получить 4×5 @ 5K DPI, вам понадобится 500 Мп. @ 2K вам все равно понадобится 80 Мп. Грубо говоря, камера на 24 Мп (CCD) эквивалентна качеству пленки 35 мм.

Конечно, есть много методов улучшения, которые вы можете использовать, чтобы «восполнить» недостающую плотность, когда у вас есть цифровое изображение.

Но если вам нужны большие изображения, можно сделать старомодную пленку гораздо большего размера, чем на ПЗС-матрицу (например, 8х10 дюймов: http://answers.yahoo.com/question) / index? Qid = 20061123192628AANDiGx

Физика света и цвета — человеческое зрение и цветовое восприятие

Цветовое стереозрение человека — очень сложный процесс, который до конца не изучен, несмотря на сотни лет интенсивных исследований и моделирования.Зрение включает почти одновременное взаимодействие двух глаз и мозга через сеть нейронов, рецепторов и других специализированных клеток. Первыми шагами в этом сенсорном процессе являются стимуляция световых рецепторов в глазах, преобразование световых стимулов или изображений в сигналы и передача электрических сигналов, содержащих зрительную информацию, от каждого глаза к мозгу через зрительные нервы . Эта информация обрабатывается в несколько этапов, в конечном итоге достигая зрительной коры и головного мозга.

Человеческий глаз оснащен множеством оптических компонентов, включая роговицу, радужную оболочку, зрачок, водянистую влагу и стекловидное тело, линзу с переменным фокусным расстоянием и сетчатку (как показано на рисунке 1). Вместе эти элементы формируют изображения объектов, попадающих в поле зрения каждого глаза. Когда объект наблюдается, он сначала фокусируется через выпуклую роговицу и элементы линзы, формируя перевернутое изображение на поверхности сетчатки , многослойной мембраны, содержащей миллионы светочувствительных клеток.Чтобы достичь сетчатки, световые лучи, сфокусированные роговицей, должны последовательно пройти через водянистую влагу (в передней камере), хрусталик, студенистое стекловидное тело, а также сосудистые и нейронные слои сетчатки, прежде чем они достигнут светочувствительные внешние сегменты колбочек и стержневых ячеек. Эти фотосенсорные клетки обнаруживают изображение и преобразуют его в серию электрических сигналов для передачи в мозг.

Несмотря на некоторые заблуждения из-за широкого спектра терминологии, используемой для описания анатомии глаза, именно роговица, а не хрусталик, отвечает за большую часть общей преломляющей силы глаза.Гладкая и прозрачная, как стекло, но такая же гибкая и прочная, как пластик, передняя, ​​сильно изогнутая, прозрачная часть внешней стенки глазного яблока позволяет световым лучам, формирующим изображение, проходить внутрь. Роговица также защищает глаз, создавая физический барьер, который защищает внутреннюю часть глаза от микроорганизмов, пыли, волокон, химических и других вредных материалов. Несмотря на то, что роговица намного тоньше хрусталика, она обеспечивает около 65 процентов преломляющей силы глаза.Большая часть силы преломления света сосредоточена вблизи центра роговицы, которая более округлая и тонкая, чем периферические части ткани.

Как окно, которое контролирует попадание света в глаз, роговица (рис. 2) необходима для хорошего зрения, а также действует как фильтр ультрафиолетового света. Роговица удаляет некоторые из наиболее разрушительных ультрафиолетовых длин волн, присутствующих в солнечном свете, тем самым дополнительно защищая высокочувствительную сетчатку и хрусталик от повреждений. Если роговица слишком сильно изогнута, как в случае близорукости, удаленные объекты будут выглядеть размытыми из-за несовершенного преломления света на сетчатке.В состоянии, известном как астигматизм , несовершенства или неровности роговицы приводят к неравномерному преломлению, которое создает искажение изображений, проецируемых на сетчатку.

В отличие от большинства тканей тела роговица не содержит кровеносных сосудов для питания или защиты от инфекции. Даже самые маленькие капилляры могут помешать точному процессу рефракции. Роговица получает питание от слез и водянистой влаги, которая заполняет камеры позади структуры.Внешний эпителиальный слой роговицы заполнен тысячами маленьких нервных окончаний, что делает роговицу чрезвычайно чувствительной к боли при трении или царапании. Эпителиальный слой роговицы, составляющий около 10 процентов толщины ткани, блокирует попадание инородных тел в глаз, обеспечивая гладкую поверхность для поглощения кислорода и питательных веществ. Центральный слой роговицы, известный как строма , составляет около 90 процентов ткани и состоит из водонасыщенной волокнистой белковой сети, которая обеспечивает прочность, эластичность и форму для поддержки эпителия.Питательные клетки завершают оставшуюся часть слоя стромы. Поскольку строма имеет тенденцию поглощать воду, основная задача ткани эндотелия — откачивать лишнюю воду из стромы. Без этого перекачивающего действия строма набухла бы от воды, стала бы мутной и, в конечном итоге, сделала бы непрозрачную роговицу, делая глаза слепыми.

Частичная или полная потеря прозрачности хрусталиком или его капсулой приводит к общему состоянию, известному как катаракта . Катаракта — основная причина слепоты во всем мире и важная причина ухудшения зрения в Соединенных Штатах.Развитие катаракты у взрослых связано с нормальным старением, воздействием солнечного света, курением, плохим питанием, травмой глаз, системными заболеваниями, такими как диабет и глаукома, и нежелательными побочными эффектами некоторых фармацевтических препаратов, включая стероиды. На ранних стадиях человек, страдающий катарактой, воспринимает мир как размытый или не в фокусе. Четкому зрению препятствует уменьшение количества света, попадающего на сетчатку, и помутнение изображения (из-за дифракции и рассеяния света), как если бы человек наблюдал за окружающей средой через туман или дымку (см. Рис. 3).Удаление непрозрачной линзы во время операции по удалению катаракты с последующей заменой пластиковой линзы (имплантаты интраокулярных линз , ) часто приводит к коррекции зрения на несвязанные состояния, такие как близорукость или дальнозоркость.

Функция сетчатки глаза аналогична комбинации цифрового датчика изображения (такого как устройство с зарядовой связью (CCD)) с аналого-цифровым преобразователем, как это предусмотрено в современных системах цифровых камер. Рецепторы захвата изображения глаз, известные как стержни и колбочки , связаны с волокнами пучка зрительных нервов через ряд специализированных клеток, которые координируют передачу сигналов в мозг.Количество света, попадающего в каждый глаз, контролируется диафрагмой iris , круглой диафрагмой, которая широко открывается при низких уровнях освещенности и закрывается для защиты зрачка (апертура) и сетчатки при очень высоких уровнях освещения.

При изменении освещенности диаметр зрачка (расположенного перед хрусталиком) рефлекторно изменяется от 2 до 8 миллиметров, модулируя количество света, попадающего на сетчатку. При очень ярком освещении зрачок сужается, и периферийные части преломляющих элементов исключаются из оптического пути.В результате световые лучи, формирующие изображение, сталкиваются с меньшим количеством аберраций, и изображение на сетчатке становится более резким. Очень узкий зрачок (примерно 2 миллиметра) создает дифракционные артефакты, которые распространяют изображение точечного источника на сетчатке.

В головном мозге нервные волокна зрительных нервов каждого глаза пересекаются в зрительном перекресте , где визуальная информация от обеих сетчаток, проходящая параллельными путями, коррелируется, что-то вроде функции генератора коррекции временной развертки в цифровом видео. магнитофон.Оттуда визуальная информация проходит через зрительный тракт к коленным боковым коленчатым ядрам в таламусе , где сигналы распределяются через оптическое излучение к двум зрительным кортикам , расположенным на нижний задний отдел каждой половины головного мозга . В нижних слоях коры информация от каждого глаза сохраняется в виде столбчатых полос с доминированием глаз . Когда зрительные сигналы передаются в верхние слои коры, информация от двух глаз объединяется и формируется бинокулярное зрение.В аномальных офтальмологических условиях, таких как фория, (смещение) глаз, в том числе косоглазие (более известное как косоглазие), стереозрение нарушается, равно как и ориентация человека и восприятие глубины. В случаях, когда офтальмологическая хирургия не оправдана, призматические линзы, установленные в очках, могут исправить некоторые из этих аномалий. Причинами прерывания бинокулярного слияния могут быть травмы головы или родовые травмы, нервно-мышечные заболевания или врожденные дефекты.

Центральная ямка расположена в области около центра сетчатки и расположена непосредственно вдоль оптической оси каждого глаза.Ямка, известная также как «желтое пятно», небольшая (менее 1 квадратного миллиметра), но очень специализированная. Эти области содержат исключительно плотно упакованные колбочковые клетки с высокой плотностью (более 200 000 колбочек на квадратный миллиметр у взрослых людей; см. Рисунок 4). Центральная ямка — это область самого острого зрения, обеспечивающая максимальное разрешение пространства (пространственное разрешение), контраст и цвет. Каждый глаз населен примерно семью миллионами колбочек, очень тонких (3 микрометра в диаметре) и удлиненных.Плотность колбочек уменьшается за пределами ямки по мере постепенного увеличения отношения палочковых клеток к колбочковым клеткам (рис. 4). На периферии сетчатки общее количество обоих типов световых рецепторов существенно уменьшается, вызывая резкую потерю зрительной чувствительности на границах сетчатки. Это компенсируется тем фактом, что люди постоянно сканируют объекты в поле зрения (из-за непроизвольных быстрых движений глаз), в результате чего воспринимаемое изображение остается равномерно резким. Фактически, когда изображение не может перемещаться относительно сетчатки (с помощью устройства оптической фиксации), глаз больше не воспринимает изображение через несколько секунд.

Расположение сенсорных рецепторов во внешних сегментах сетчатки частично определяет предел разрешения в различных областях глаза. Чтобы разрешить изображение, ряд менее стимулированных фоторецепторов должен быть помещен между двумя рядами фоторецепторов, которые сильно стимулируются. В противном случае невозможно отличить, возникла ли стимуляция из двух близко расположенных изображений или из одного изображения, которое охватывает два ряда рецепторов. С межцентровым интервалом в пределах 1.5 и 2 микрометра для колбочек в центральной ямке, оптические стимулы, разделенные приблизительно 3-4 микрометрами, должны давать разрешаемый набор интенсивностей на сетчатке. Для справки, радиус первого минимума дифракционной картины, сформированной на сетчатке, составляет около 4,6 микрометра при 550-нанометровом свете и диаметре зрачка 2 миллиметра. Таким образом, расположение сенсорных элементов в сетчатке будет определять предельное разрешение глаза. Другой фактор, получивший название , острота зрения (способность глаза обнаруживать небольшие объекты и разрешать их разделение) зависит от многих параметров, включая определение термина и метод измерения остроты зрения.Над сетчаткой острота зрения обычно наиболее высока в центральной ямке, которая охватывает поле зрения примерно на 1,4 градуса.

Пространственное расположение палочкообразных и колбочек и их связь с нейронами внутри сетчатки показано на рисунке 5. Стержневые клетки, содержащие только фотопигмент родопсин , обладают максимальной чувствительностью к сине-зеленому свету (длина волны около 500 нанометров. ), хотя они демонстрируют широкий диапазон чувствительности во всем видимом спектре. Это наиболее распространенные зрительные рецепторные клетки, в каждом глазу которых содержится около 125–130 миллионов палочек.Светочувствительность стержневых ячеек примерно в 1000 раз выше, чем у колбочек. Однако изображения, генерируемые одной лишь стимуляцией палочек, относительно нечеткие и ограничены оттенками серого, подобными тем, которые можно найти на черно-белом фотоизображении с мягким фокусом. Стержневое зрение обычно называют зрением scotopic или сумеречным зрением , потому что в условиях низкой освещенности можно различать формы и относительную яркость объектов, но не их цвета. Этот механизм адаптации к темноте позволяет обнаруживать потенциальную жертву и хищников по форме и движению у широкого спектра позвоночных.

Реакция зрительной системы человека является логарифмической, а не линейной, что приводит к способности воспринимать невероятный диапазон яркости (межсценовый динамический диапазон , ) более 10 десятилетий. Средь бела дня люди могут визуализировать объекты в ярком солнечном свете, а ночью крупные объекты могут быть обнаружены при свете звезд, когда луна темная. При пороге чувствительности человеческий глаз может обнаружить присутствие примерно 100-150 фотонов сине-зеленого света (500 нанометров), проникающих в зрачок.Для верхних семи декад яркости преобладает зрение photopic , и именно колбочки сетчатки в первую очередь отвечают за фоторецепцию. Напротив, четыре нижних декады яркости, называемые зрением scotopic , контролируются стержневыми клетками.

Адаптация глаза позволяет зрению функционировать при такой яркости. Однако в течение промежутка времени до того, как происходит адаптация, люди могут ощущать диапазон яркости, охватывающий только около трех десятилетий.Несколько механизмов отвечают за способность глаза адаптироваться к широкому диапазону уровней яркости. Адаптация может происходить за секунды (по начальной реакции зрачков) или может длиться несколько минут (для адаптации к темноте), в зависимости от уровня изменения яркости. Полная чувствительность конуса достигается примерно за 5 минут, тогда как требуется примерно 30 минут, чтобы адаптироваться от умеренной фотопической чувствительности к полной скоптической чувствительности, создаваемой палочковыми клетками.

Когда человеческий глаз полностью адаптирован к свету, его длина волны составляет от 400 до 700 нанометров, а максимальная чувствительность составляет 555 нанометров (в зеленой области спектра видимого света).Глаз, адаптированный к темноте, реагирует на более низкий диапазон длин волн от 380 до 650 нанометров, причем пик приходится на 507 нанометров. Как для фотопического, так и для скоптического зрения эти длины волн не являются абсолютными, но меняются в зависимости от интенсивности света. Пропускание света через глаз становится все меньше при более коротких длинах волн. В сине-зеленой области (500 нанометров) только около 50 процентов света, попадающего в глаз, достигает точки изображения на сетчатке. При 400 нанометрах это значение уменьшается до 10 процентов даже для молодого глаза.Рассеяние и поглощение света элементами в хрусталике способствует дальнейшей потере чувствительности в далеком синем.

Колбочки состоят из трех типов ячеек, каждая из которых «настроена» на определенный максимум отклика по длине волны с центром на 430, 535 или 590 нанометрах. Основой для индивидуальных максимумов является использование трех разных фотопигментов, каждый из которых имеет характерный спектр поглощения видимого света. Фотопигменты изменяют свою конформацию при обнаружении фотона, что позволяет им реагировать с трансдуцином , инициируя каскад визуальных событий.Трансдуцин — это белок, который находится в сетчатке глаза и способен эффективно преобразовывать световую энергию в электрический сигнал. Популяция колбочек намного меньше, чем палочковых, каждый глаз содержит от 5 до 7 миллионов этих цветовых рецепторов. Истинное цветное зрение вызывается стимуляцией колбочек. Относительная интенсивность и распределение длин волн света, воздействующего на каждый из трех типов конусообразных рецепторов, определяет цвет, который отображается (в виде мозаики), аналогично аддитивному видеомонитору RGB или цветной камере CCD.

Луч света, который содержит в основном коротковолновое синее излучение, стимулирует клетки колбочек, которые реагируют на свет с длиной волны 430 нм в гораздо большей степени, чем два других типа колбочек. Этот луч активирует синий пигмент в определенных конусах, и этот свет воспринимается как синий. Свет с большей частью длин волн, сосредоточенных вокруг 550 нанометров, отображается как зеленый, а луч, содержащий в основном длину волны 600 нанометров или более, визуализируется как красный. Как упоминалось выше, чистое коническое зрение называется фотопическим зрением и преобладает при нормальном уровне освещенности как в помещении, так и на улице.Большинство млекопитающих — это дихромат , обычно способные различать только голубоватые и зеленоватые компоненты цвета. Напротив, некоторые приматы (в первую очередь люди) демонстрируют трехцветное зрение со значительной реакцией на красный, зеленый и синий световые стимулы.

На рис. 6 показаны спектры поглощения четырех зрительных пигментов человека, которые имеют максимумы в ожидаемых красной, зеленой и синей областях спектра видимого света. Когда все три типа колбочек стимулируются одинаково, свет воспринимается как ахроматический или белый.Например, полуденный солнечный свет кажется людям белым светом, потому что он содержит примерно равное количество красного, зеленого и синего света. Отличной демонстрацией цветового спектра от солнечного света является перехват света стеклянной призмой, которая преломляет (или изгибает) волны различной длины в разной степени, распределяя свет по составляющим его цветам. Восприятие цвета человеком зависит от взаимодействия всех рецепторных клеток со светом, и это сочетание приводит к почти трихромной стимуляции.Есть сдвиги в цветовой чувствительности с вариациями уровней освещенности, так что синие цвета выглядят относительно ярче при тусклом свете, а красные цвета выглядят ярче при ярком свете. Этот эффект можно наблюдать, направив фонарик на цветной отпечаток, в результате чего красный цвет внезапно станет намного ярче и насыщеннее.

В последние годы учет зрительной восприимчивости человека к цвету привел к изменениям в давней практике окраски автомобилей скорой помощи, таких как пожарные машины и машины скорой помощи, полностью в красный цвет.Несмотря на то, что цвет предназначен для того, чтобы автомобили можно было легко увидеть и на которые можно было реагировать, распределение длин волн не очень заметно при слабом освещении, а ночью кажется почти черным. Человеческий глаз гораздо более чувствителен к желто-зеленым или аналогичным оттенкам, особенно ночью, и теперь большинство новых автомобилей скорой помощи, по крайней мере, частично окрашены в ярко-желтовато-зеленый или белый цвет, часто сохраняя некоторые красные блики в интересах традиции.

Когда стимулируются только один или два типа колбочек, диапазон воспринимаемых цветов ограничен.Например, если узкая полоса зеленого света (от 540 до 550 нанометров) используется для стимуляции всех колбочек, только те, которые содержат зеленые фоторецепторы, будут реагировать, создавая ощущение зеленого цвета. Зрительное восприятие человеком основных субтрактивных цветов, таких как желтый, может возникать одним из двух способов. Если красные и зеленые клетки колбочек одновременно стимулировать монохроматическим желтым светом с длиной волны 580 нанометров, рецепторы колбочек реагируют почти одинаково, потому что их спектральное перекрытие поглощения примерно одинаково в этой области спектра видимого света.Такое же цветовое ощущение может быть достигнуто путем индивидуальной стимуляции клеток красного и зеленого колбочек смесью различных длин волн красного и зеленого цветов, выбранных из областей спектров поглощения рецепторов, которые не имеют значительного перекрытия. Результатом в обоих случаях является одновременная стимуляция красных и зеленых клеток колбочек для создания ощущения желтого цвета, хотя конечный результат достигается двумя разными механизмами. Способность воспринимать другие цвета требует стимуляции одного, двух или всех трех типов колбочек в различной степени с соответствующей палитрой длин волн.

Хотя зрительная система человека имеет три типа колбочек с соответствующими цветовыми пигментами плюс светочувствительные стержневые клетки для скотопического зрения, именно человеческий мозг компенсирует вариации длин волн света и источников света в восприятии цвета. Метамеры представляют собой пары разных световых спектров, воспринимаемых человеческим мозгом как один и тот же цвет. Интересно, что цвета, которые человек интерпретирует как одинаковые или похожие, иногда легко различимы другими животными, в первую очередь птицами.

Промежуточные нейроны, передающие визуальную информацию между сетчаткой и мозгом, не просто однозначно связаны с сенсорными клетками. Каждая колбочка и палочковая клетка в ямке посылает сигналы по крайней мере трем биполярным клеткам, тогда как в более периферических областях сетчатки сигналы от большого количества палочковых клеток сходятся к одной ганглиозной клетке. Пространственное разрешение во внешних частях сетчатки ухудшается из-за наличия большого количества стержневых клеток, питающих один канал, но наличие множества сенсорных клеток, участвующих в улавливании слабых сигналов, значительно улучшает пороговую чувствительность глаза.Эта особенность человеческого глаза в некоторой степени аналогична последствиям биннинга в цифровых камерах с ПЗС-матрицей с медленным сканированием.

Сенсорные, биполярные и ганглиозные клетки сетчатки также связаны с другими нейронами, обеспечивая сложную сеть тормозных и возбуждающих путей. В результате сигналы от 5 до 7 миллионов колбочек и 125 миллионов стержней в сетчатке человека обрабатываются и транспортируются в зрительную кору только с помощью примерно 1 миллиона миелинизированных волокон оптического нерва.Глазные мышцы стимулируются и контролируются ганглиозными клетками в боковом коленчатом теле , который действует как контроль обратной связи между сетчаткой и зрительной корой.

Сложная сеть возбуждающих и тормозных путей в сетчатке организована в трех слоях нейрональных клеток, которые возникают из определенной области мозга во время эмбрионального развития. Эти схемы и петли обратной связи приводят к комбинации эффектов, которые производят резкость краев, усиление контраста, пространственное суммирование, усреднение шума и другие формы обработки сигналов, возможно, включая те, которые еще не были обнаружены.В человеческом зрении значительная часть обработки изображений происходит в головном мозге, но сама сетчатка также участвует в широком спектре задач обработки.

В другом аспекте человеческого зрения, известном как цветовая инвариантность , кажется, что цвет или оттенок серого объекта не изменяется в широком диапазоне яркости. В 1672 году сэр Исаак Ньютон продемонстрировал цветовую инвариантность в человеческом зрительном восприятии и предоставил ключи к классической теории восприятия цвета и нервной системы.Эдвин Х. Лэнд, основатель Polaroid Corporation, предложил теорию цветового зрения Retinex , основываясь на своих наблюдениях за цветовой инвариантностью. Пока цвет (или значение серого) просматривается при адекватном освещении, цветовая палитра не меняет свой цвет даже при изменении яркости сцены. В этом случае градиент освещения по всей сцене не изменяет воспринимаемый цвет или оттенок серого пятна. Если уровень яркости достигает порога для скотопического или сумеречного зрения, ощущение цвета исчезает.В алгоритме Лэнда вычисляются значения яркости цветных областей, и энергия в определенной области сцены сравнивается со всеми другими областями сцены для этого диапазона волн. Вычисления выполняются трижды, по одному для каждого диапазона волн (длинная волна, короткая волна и средняя волна), и результирующий триплет значений яркости определяет положение области в трехмерном цветовом пространстве , определяемом теорией Retinex. .

Термин «дальтонизм» употребляется неправильно, поскольку широко используется в разговорной речи для обозначения любых трудностей с различением цветов.Истинная цветовая слепота или неспособность видеть какой-либо цвет встречается крайне редко, хотя до 8 процентов мужчин и 0,5 процента женщин рождаются с той или иной формой дефекта цветового зрения (см. Таблицу 1). Унаследованные недостатки цветового зрения обычно являются результатом дефектов фоторецепторных клеток сетчатки, нейромембраны, которая функционирует как поверхность изображения в задней части глаза. Дефекты цветового зрения также могут быть приобретены в результате болезни, побочных эффектов некоторых лекарств или в результате нормальных процессов старения, и эти недостатки могут влиять на другие части глаза, кроме фоторецепторов.

Нормальные колбочки и чувствительность к пигментам позволяют человеку различать все разные цвета, а также тонкие смеси оттенков. Этот тип нормального цветового зрения известен как трихроматия и основан на взаимном взаимодействии перекрывающихся диапазонов чувствительности всех трех типов колбочек фоторецепторов. Легкий дефицит цветового зрения возникает, когда пигмент в одном из трех типов колбочек имеет дефект, и его пиковая чувствительность смещается на другую длину волны, вызывая визуальный дефицит, называемый аномальной трихроматией , одной из трех широких категорий дефектов цветового зрения. Dichromacy , более серьезная форма дальтонизма или цветового дефицита, возникает, когда один из пигментов серьезно отличается по своим характеристикам поглощения или когда конкретный пигмент не образуется вообще. Полное отсутствие цветового восприятия, или монохромность , встречается крайне редко, но люди с полной дальтонизмом (стержневые монохроматы) видят только разную степень яркости, и мир появляется в черном, белом и оттенках серого. Это состояние встречается только у людей, унаследовавших ген заболевания от обоих родителей.

Дихроматы могут различать некоторые цвета и поэтому менее подвержены влиянию в повседневной жизни, чем монохроматы, но обычно они осознают, что у них проблемы со своим цветовым зрением. Дихроматия подразделяется на три типа: протанопия , дейтеранопия и тританопия (см. Рисунок 7). Примерно два процента мужского населения наследует один из первых двух типов, а третий встречается гораздо реже.

Тест на дальтонизм Исихара

Дальтонизм, нарушение нормального функционирования светового зрения человека, может быть вызван множеством состояний, в том числе обусловленных генетикой, биохимией, физическим повреждением и болезнями.В этом интерактивном руководстве исследуется и моделируется, как полноцветные изображения появляются у людей, страдающих дальтонизмом, и сравниваются эти изображения с диагностическим тестом Исихара для дальтоников.

Протанопия — это красно-зеленый дефект, возникающий в результате потери чувствительности к красному, что приводит к отсутствию заметной разницы между красным, оранжевым, желтым и зеленым. Кроме того, яркость красного, оранжевого и желтого цветов резко снижается по сравнению с обычными уровнями. Эффект пониженной интенсивности может привести к тому, что красный светофор будет темным (не зажженным), а красные оттенки (в целом) — черным или темно-серым.Протанопы часто учатся правильно различать красный и зеленый, а также красный от желтого, в первую очередь на основании их видимой яркости, а не какой-либо заметной разницы в оттенках. Зеленый цвет обычно кажется этим людям светлее красного. Поскольку красный свет возникает на одном конце видимого спектра, существует небольшое перекрытие чувствительности с двумя другими типами колбочек, и люди с протанопией имеют выраженную потерю чувствительности к свету на длинноволновом (красном) конце спектра.Люди с этим дефектом цветового зрения могут различать синий и желтый цвета, но лавандовый, фиолетовый и фиолетовый нельзя отличить от различных оттенков синего из-за ослабления красного компонента в этих оттенках.

Люди с дейтеранопией, которая представляет собой потерю чувствительности к зеленому, имеют многие из тех же проблем с различением оттенков, что и протанопы, но имеют довольно нормальный уровень чувствительности в видимом спектре. Из-за расположения зеленого света в центре видимого светового спектра и перекрывающихся кривых чувствительности рецепторов колбочек наблюдается некоторая реакция красных и синих фоторецепторов на зеленые длины волн.Хотя дейтеранопия связана, по крайней мере, с реакцией яркости на зеленый свет (и небольшим аномальным снижением интенсивности), названия красный, оранжевый, желтый и зеленый кажутся дейтеранопу слишком большим количеством терминов для обозначения цветов, которые кажутся одинаковыми. Точно так же синий, фиолетовый, пурпурный и лавандовый цвета не различимы для людей с этим дефектом цветового зрения.

Частота возникновения и причины дальтонизма

9

КЛАССИФИКАЦИЯ	ПРИЧИНА ДЕФЕКТА	ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ (%)
249 Аномальная трихромация	24 0
Протаномалия	Аномальный пигмент, чувствительный к красному цвету	1.0
Дейтераномалия	Аномальный пигмент, чувствительный к зеленому цвету	Аномальный пигмент, воспринимающий синий цвет	0,0001
Дихроматия		2.1
Протанопия	Отсутствует чувствительный к красному пигмент	1.0
Дейтеранопия	Отсутствует зеленый воспринимающий пигмент 72	Отсутствует пигмент, воспринимающий синий цвет	0,001
Монохромность стержня	Колбочки не работают	<0.0001

Таблица 1

Тританопия — это отсутствие чувствительности к синему и функционально вызывает сине-желтый дефект цветового зрения. Люди с этим недостатком не могут различать синий и желтый, но регистрируют разницу между красным и зеленым. Заболевание встречается довольно редко и примерно одинаково у обоих полов. Тританопы обычно не испытывают таких трудностей при выполнении повседневных задач, как люди с любым из красно-зеленых вариантов дихроматии.Поскольку синие длины волн встречаются только на одном конце спектра, а чувствительность к двум другим типам колбочек мало перекрывается, полная потеря чувствительности по всему спектру может быть довольно серьезной в этом состоянии.

Когда происходит потеря чувствительности рецептором колбочек, но колбочки все еще функционируют, возникающие в результате нарушения цветового зрения считаются аномальной трихроматией и классифицируются аналогично типам дихроматии. Часто возникает путаница, потому что эти условия названы одинаково, но к ним добавлен суффикс, полученный из термина аномалия .Таким образом, протаномалия и дейтераномалия создают проблемы распознавания оттенка, которые подобны дефектам красно-зеленой дихроматии, хотя и не столь выражены. Протаномалия считается «красной слабостью» цветового зрения, когда красный цвет (или любой цвет, имеющий красный компонент) визуализируется как более светлый, чем обычно, а оттенки смещены в сторону зеленого. Дейтераномный человек проявляет «слабость к зеленому» и испытывает аналогичные трудности в различении небольших вариаций оттенков, попадающих в красную, оранжевую, желтую и зеленую области видимого спектра.Это происходит потому, что оттенки кажутся смещенными в сторону красного. Напротив, у дейтераномальных особей нет дефекта потери яркости, который сопровождает протаномалию. Многие люди с этими аномальными вариантами трихроматии не испытывают особых трудностей при выполнении задач, требующих нормального цветового зрения, а некоторые могут даже не осознавать, что их цветовое зрение нарушено. Тританомалия , или слабость синего цвета, не была описана как наследственный дефект. В тех немногих случаях, когда дефицит был идентифицирован, считается, что он был приобретен, а не унаследован.Некоторые глазные заболевания (например, глаукома, поражающая синие шишки) могут привести к тританомалии. При этих заболеваниях чаще всего встречается потеря периферического синего конуса.

Несмотря на ограничения, дальтонизм дает некоторые преимущества в остроте зрения, такие как повышенная способность различать замаскированные объекты. Контуры, а не цвета, отвечают за распознавание образов, а улучшение ночного видения может произойти из-за определенных недостатков цветового зрения. По этим причинам в армии очень ценятся дальтоники-снайперы и корректировщики.В начале 1900-х годов, чтобы оценить аномальное цветовое зрение человека, был разработан аномалоскоп Нагеля. Используя этот инструмент, наблюдатель манипулирует ручками управления, чтобы сопоставить два цветных поля для цвета и яркости. Другой метод оценки, тест с псевдоизохроматической пластиной Исихары на дальтонизм, названный в честь доктора Шинобу Исихара, различает нормальное цветовое зрение и красно-зеленую дальтонизм (как показано в учебном пособии и на Рисунке 7). Испытуемый с нормальным цветовым зрением может определить разницу оттенков между фигурой и фоном.Наблюдателю с дефицитом красно-зеленого цвета пластины кажутся изохроматическими без различия между фигурами и узором рисунка.

Как естественная часть процесса старения, человеческий глаз начинает по-другому воспринимать цвета в более поздние годы, но не становится «дальтоником» в истинном смысле этого слова. Старение приводит к пожелтению и потемнению хрусталика и роговицы, дегенеративным эффектам, которые также сопровождаются уменьшением размера зрачка. При пожелтении поглощаются более короткие длины волн видимого света, поэтому синие оттенки кажутся более темными.Как следствие, пожилые люди часто испытывают трудности с различением цветов, которые различаются в первую очередь по содержанию синего, например, синего и серого или красного и фиолетового. В возрасте 60 лет, по сравнению с зрительной эффективностью 20-летнего человека, только 33 процента света, падающего на роговицу, достигает фоторецепторов сетчатки. К середине 70-х это значение упадет примерно до 12,5%.

Аккомодация человеческого глаза

Аккомодация глаза относится к физиологическому акту регулировки элементов хрусталика для изменения преломляющей силы и обеспечения резкости объектов, находящихся ближе к глазу.В этом руководстве исследуются изменения в структуре линзы при перемещении объектов по отношению к глазу.

Аккомодация глаза относится к акту физиологической регулировки элемента хрусталика, чтобы изменить преломляющую силу и привести объекты, которые находятся ближе к глазу, в резкий фокус. Световые лучи, первоначально преломленные на поверхности роговицы, после прохождения через линзу собираются дальше. Во время аккомодации сокращение цилиарных мышц снимает напряжение хрусталика, что приводит к изменению формы прозрачной и эластичной ткани, а также смещению ее немного вперед.Чистый эффект изменений линзы заключается в регулировке фокусного расстояния глаза, чтобы изображение точно фокусировалось на светочувствительном слое клеток, находящихся в сетчатке. Аккомодация также ослабляет напряжение, прикладываемое к линзе волокнами зонулы, и позволяет передней поверхности линзы увеличивать ее кривизну. Повышенная степень преломления в сочетании с небольшим сдвигом вперед положения линзы позволяет сфокусировать объекты, находящиеся ближе к глазу.

Фокус в глазу управляется комбинацией элементов, включая радужную оболочку, хрусталик, роговицу и мышечную ткань, которые могут изменять форму линзы, чтобы глаз мог фокусироваться как на близлежащих, так и на удаленных объектах.Однако в некоторых случаях эти мышцы не работают должным образом или форма глаза немного изменяется, а точка фокусировки не пересекается с сетчаткой (состояние, называемое конвергентным зрением ). С возрастом хрусталик становится тверже и не может быть правильно сфокусирован, что приводит к ухудшению зрения. Если точка фокусировки находится ниже сетчатки, это состояние называется близорукостью или миопией , и люди с этим недугом не могут сосредоточиться на удаленных объектах.В случаях, когда фокус находится за сетчаткой, глазу будет сложно сосредоточиться на близлежащих объектах, что создаст состояние, известное как дальнозоркость или гиперметропия . Эти нарушения функции глаза обычно можно исправить с помощью очков (рис. 8), используя вогнутую линзу для лечения миопии и выпуклую линзу для лечения гиперметропии.

Конвергентное зрение не является полностью физиологическим, и на него можно повлиять тренировкой, если глаза не повреждены. Повторяющиеся процедуры можно использовать для развития сильного конвергентного видения.Спортсмены, такие как бейсболисты, обладают хорошо развитым конвергентным зрением. При каждом движении два глаза должны переводиться в унисон, чтобы сохранить бинокулярное зрение, с точным и отзывчивым нервно-мышечным аппаратом, который обычно не подвержен утомлению, контролируя их подвижность и координацию. Изменения конвергенции глаз или движения головы учитываются в расчетах, производимых сложной глазной системой, чтобы обеспечить правильные нервные импульсы для глазных мышц. Движение глаза на 10 градусов может быть выполнено примерно за 40 миллисекунд, при этом вычисления происходят быстрее, чем глаз может достичь своей намеченной цели.Небольшие движения глаз известны как саккады , а более крупные движения от одной точки к другой называются версиями .

Человеческая зрительная система должна не только обнаруживать свет и цвет, но как оптическая система должна уметь различать различия между объектами или объектом и его фоном. Известная как физиологический контраст или различение контрастности , взаимосвязь между кажущейся яркостью двух объектов, которые видны одновременно ( одновременный контраст ) или последовательно ( последовательный контраст ) на фоне, может или может не быть таким же.В зрительной системе человека контраст снижается в темноте окружающей среды и у людей, страдающих цветными зрительными дефектами, такими как красно-зеленая дальтонизм. Контрастность зависит от бинокулярного зрения, остроты зрения и обработки изображений зрительной корой головного мозга. Объект с низким контрастом, который нельзя отличить от фона, если он не движется, считается замаскированным . Однако люди с дальтонизмом часто способны обнаруживать замаскированные объекты из-за усиленного зрения палочек и потери вводящих в заблуждение цветовых сигналов.Увеличение контраста приводит к увеличению видимости, а количественное числовое значение контраста обычно выражается в процентах или соотношении. В оптимальных условиях человеческий глаз едва ли может обнаружить двухпроцентный контраст.

Человеческое зрение воспринимает явное увеличение контраста в узкой зоне с каждой стороны границы между двумя областями с разной яркостью и / или цветностью. В конце девятнадцатого века французский физик Мишель Эжен Шеврёль обнаружил одновременный контраст.В качестве специальной функции визуального восприятия человека выделяются края или контур объекта, отводя объект от фона и облегчая пространственную ориентацию. При размещении на ярком фоне область на краю темного объекта кажется более светлой, чем остальной фон (по сути, увеличивается контраст). При этом явлении восприятия цвет с наиболее сильным контрастом, дополнительный цвет, создается (мозгом) на краю. Поскольку цвет и его дополнение воспринимаются одновременно, эффект известен как одновременный контраст .Границы и другие демаркационные линии, разделяющие контрастирующие области, имеют тенденцию уменьшать эффект ( или оптическая иллюзия ) за счет устранения пограничного контраста. Многие формы оптической микроскопии, в первую очередь фазово-контрастное освещение, используют преимущества этих свойств зрительной системы человека. За счет увеличения физического контраста изображения без необходимости изменения объекта путем окрашивания или другой техники, образец фазового контраста защищен от повреждения или смерти (в случае живых образцов).

Пространственно-частотная характеристика человеческого глаза может быть оценена путем определения способности обнаруживать серию полос в модулированной синусоидальной решетке. Испытательные решетки имеют чередующиеся области (полосы) светлого и темного, которые линейно возрастают от более высоких к более низким частотам по горизонтальной оси, в то время как контраст логарифмически уменьшается сверху вниз. Граница полос, которые могут различить люди с нормальным зрением, составляет от 7 до 10 циклов на градус.Для ахроматического зрения, когда пространственная частота очень низкая (широкий межстрочный интервал), требуется высокий контраст для обнаружения синусоидально изменяющейся интенсивности. По мере увеличения пространственной частоты люди могут обнаруживать периоды с меньшим контрастом, достигая пика около 8 циклов на градус в поле зрения. За пределами этой точки снова требуется более высокий контраст для обнаружения более тонких синусоидальных полос.

Исследование передаточной функции модуляции ( MTF ) зрительной системы человека показывает, что контраст, необходимый для обнаружения изменения яркости в стандартизованных синусоидальных решетках, увеличивается как на более высоких, так и на более низких пространственных частотах.В этом отношении поведение глаза совершенно отличается от поведения простого устройства обработки изображений (например, пленочной камеры или ПЗС-матрицы). Функция передачи модуляции простой сфокусированной системы камеры отображает максимальную модуляцию на нулевой пространственной частоте, причем степень модуляции снижается более или менее монотонно до нуля на частоте среза камеры.

Когда яркость сцены периодически колеблется несколько раз в секунду (как это происходит с экранами телевизоров и компьютерных мониторов), люди воспринимают раздражающее ощущение, как если бы последовательные сцены были разделены.Когда частота колебаний увеличивается, раздражение усиливается и достигает максимума около 10 герц, особенно когда яркие вспышки света чередуются с темнотой. На более высоких частотах сцена больше не кажется разобщенной, а объекты, перемещаемые от одной сцены к другой, теперь воспринимаются как плавно движущиеся. Обычно называемое мерцанием , раздражающее ощущение дрожания света может сохраняться до 50-60 герц. За пределами определенной частоты и яркости, известной как критическая частота мерцания ( CFF ), мерцание экрана больше не воспринимается.Это основная причина, по которой увеличение частоты обновления монитора компьютера с 60 до 85-100 Гц обеспечивает стабильное отображение без мерцания.

Достижения в технологии производства полупроводников, в особенности технологий комплементарных металлооксидных полупроводников ( CMOS, ) и биполярных CMOS ( BiCMOS ), привели к появлению нового поколения миниатюрных фотодатчиков, которые обладают необычайным динамическим диапазоном и быстрым откликом. Недавно были созданы массивы сенсорных КМОП-чипов для моделирования работы сетчатки глаза человека.Эти так называемые глазные чипы , объединяющие оптику, человеческое зрение и микропроцессоры, продвигают офтальмологию в новой области оптобионики . Повреждения сетчатки в результате изнурительных заболеваний зрения, таких как пигментный ретинит и дегенерация желтого пятна , а также старение и травмы сетчатки, которые лишают зрения, корректируются с помощью имплантированных глазных чипов. Кремниевые глазные чипы содержат около 3500 миниатюрных световых детекторов, прикрепленных к металлическим электродам, которые имитируют функцию палочек и колбочек человека.Детекторы света поглощают падающий свет, преломленный роговицей и хрусталиком, и производят небольшое количество электрического заряда, который стимулирует нейроны сетчатки. Имея диаметр два миллиметра (см. Рис. 9), замещающая сетчатка вдвое меньше обычного листа бумаги и имплантируется в карман под поврежденной сетчаткой.

В качестве альтернативы глазному чипу протез сетчатки, использующий цифровой сигнальный процессор и камеру, установленную на очках, захватывает и передает изображение объекта или сцены.По беспроводной связи изображение отправляется на встроенный чип приемника рядом со слоями сетчатки, откуда нервные импульсы отправляются в мозг. Однако искусственная сетчатка не лечит глаукому или нарушения зрения, которые повреждают нервные волокна, ведущие к зрительному нерву. По мере развития оптобионики растет и понимание науки сложной зрительной системы человека.

Соавторы

Кеннет Р. Спринг — научный консультант, Ласби, Мэриленд, 20657.

Томас Дж.Fellers и Майкл В. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильного магнитного поля, 1800 г. Ист. Пол Дирак, доктор философии, Государственный университет Флориды, Таллахасси, Флорида, 32310.

человеческий глаз | Определение, структура и функции

Глаз защищен от механических повреждений, заключен в лунку или орбиту, которая состоит из частей нескольких костей черепа, образующих четырехгранную пирамиду, вершину который указывает обратно в голову. Таким образом, дно глазницы состоит из частей верхней, скуловой и небной костей, а крыша — из глазничной пластинки лобной кости, а за ней — малого крыла клиновидной кости.Зрительное отверстие, отверстие, через которое зрительный нерв возвращается в мозг и большая глазная артерия выходит на орбиту, находится на носовой стороне верхушки; верхняя глазничная щель — это более крупное отверстие, через которое проходят крупные вены и нервы. Эти нервы могут нести невизуальные сенсорные сообщения, например, боль, или они могут быть двигательными нервами, контролирующими мышцы глаза. Есть и другие трещины и каналы, по которым проходят нервы и кровеносные сосуды. Глазное яблоко и его функциональные мышцы окружены слоем орбитального жира, который действует как подушка, обеспечивая плавное вращение глазного яблока вокруг практически фиксированной точки — центра вращения.Выпячивание глазных яблок — проптоз — при экзофтальмическом зобе вызывается скоплением жидкости в жировой ткани глазницы.

Жизненно важно, чтобы передняя поверхность глазного яблока, роговица, оставалась влажной. Это достигается за счет век, которые в часы бодрствования сметают выделения слезного аппарата и других желез по поверхности через равные промежутки времени, а во время сна покрывают глаза и предотвращают испарение. У крышек есть дополнительная функция предотвращения травм от инородных тел за счет действия мигательного рефлекса.Веки представляют собой складки ткани, покрывающие переднюю часть глазницы и оставляющие, когда глаз открыт, миндалевидное отверстие. Кончики миндаля называются канти; ближайший к носу — это внутренний угол глазной щели, а другой — внешний угол глазной щели. Крышка может быть разделена на четыре слоя: (1) кожа, содержащая железы, выходящие на поверхность края века, и ресницы; (2) мышечный слой, содержащий, главным образом, мышцу orbicularis oculi, отвечающую за закрытие века; (3) волокнистый слой, который придает крышке ее механическую стабильность, причем его основными частями являются пластинки предплюсны, которые граничат непосредственно с отверстием между веками, называемым глазным отверстием; и (4) самый внутренний слой века, часть конъюнктивы.Конъюнктива — это слизистая оболочка, которая служит для прикрепления глазного яблока к орбите и векам, но допускает значительную степень вращения глазного яблока на орбите.

веко

Верхнее и нижнее веко.

esra su

Конъюнктива

Конъюнктива выстилает веки, а затем изгибается назад по поверхности глазного яблока, образуя внешнее покрытие передней его части и заканчиваясь в прозрачной области глаза, роговице. Часть, которая выстилает веки, называется глазной частью конъюнктивы; часть, покрывающая белок глазного яблока, называется бульбарной конъюнктивой.Между бульбаром и конъюнктивой глазного яблока есть две свободные повторяющиеся части, образующие углубления, которые выступают назад к экватору земного шара. Эти углубления называются верхним и нижним сводами или конъюнктивальными мешками; именно слабость конъюнктивы в этих точках делает возможными движения век и глазного яблока.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Фиброзный слой

Фиброзный слой, придающий крышке механическую стабильность, состоит из толстых и относительно жестких пластинок предплюсны, граничащих непосредственно с глазным отверстием, и гораздо более тонкой глазной фасции или листа соединительной ткани. ткань; оба вместе называются орбитальной перегородкой.Когда веки закрыты, все отверстие глазницы закрыто этой перегородкой. Две связки, медиальная и латеральная связки век, прикрепленные к орбите и к орбитальной перегородке, стабилизируют положение век по отношению к глазному яблоку. Медиальная связка намного прочнее.

Мышцы век

Закрытие век достигается за счет сокращения orbicularis мышцы, одиночного овального листа мышцы, выходящего из областей лба и лица и окружающего глазницу в веки.Он разделен на глазничную и глазную части, и, по существу, глазная часть внутри века вызывает закрытие века. Пальпебральная часть проходит через веки от связки, называемой медиальной пальпебральной связкой, и от соседней кости глазницы в виде серии полуэллипсов, которые встречаются за пределами внешнего угла глаза, бокового угла глазной щели, образуя группу волокон, называемую боковой глазной шов. Дополнительные части orbicularis получили отдельные названия, а именно, мышца Хорнера и мышца Риолана; они входят в тесную связь со слезным аппаратом и способствуют оттоку слезы.Мышца риолана, лежащая близко к краям век, помогает удерживать веки в плотном прилегании. Орбитальная часть orbicularis обычно не связана с морганием, которое может полностью выполняться глазной частью; однако он связан с плотным закрытием глаз. Кожа лба, виска и щеки затем подтягивается к медиальной (носовой) стороне орбиты, и лучистые борозды, образованные этим действием глазничной части, в конечном итоге приводят к так называемым гусиным лапкам у пожилых людей. .Следует понимать, что две части могут быть активированы независимо; таким образом, глазничная часть может сокращаться, вызывая морщинистость бровей, что уменьшает количество света, попадающего сверху, в то время как глазная часть остается расслабленной и позволяет глазам оставаться открытыми.

Открытие глаза является не только результатом пассивного расслабления orbicularis мышцы, но также результатом сокращения мышцы levator palpebrae superioris верхнего века. Эта мышца берет начало от экстраокулярных мышц на вершине глазницы в виде узкого сухожилия и проходит вперед в верхнее веко в виде широкого сухожилия, поднимающего апоневроз, которое прикрепляется к передней поверхности предплюсны и кожи, покрывающей верхнюю часть века. крышка.Сокращение мышцы вызывает подъем верхнего века. Нервные связи этой мышцы тесно связаны с нервными связями экстраокулярной мышцы, необходимой для поднятия глаза, поэтому, когда глаз смотрит вверх, верхнее веко имеет тенденцию двигаться вверх одновременно.

orbicularis и levator — поперечно-полосатые мышцы под произвольным контролем. Веки также содержат гладкие (непроизвольные) мышечные волокна, которые активируются симпатическим отделом вегетативной системы и имеют тенденцию расширять глазную щель (глазное отверстие) за счет подъема верхнего и опускания нижнего века.

Помимо уже описанных мышц, другие лицевые мышцы часто взаимодействуют при закрытии или открытии век. Таким образом, мышцы corrugator supercilii притягивают брови к переносице, образуя выступающую «крышу» над медиальным углом глаза и образуя характерные борозды на лбу; Крыша используется в первую очередь для защиты глаз от солнечных лучей. Пирамидальные мышцы, или процерус, занимают переносицу; они возникают из нижней части носовых костей и прикрепляются к коже нижней части лба по обе стороны от средней линии; они втягивают кожу в поперечные борозды.При открытии века к коже бровей прикрепляется лобная мышца, отходящая высоко на лбу, на полпути между венечным швом, швом через верхнюю часть черепа и краем глазницы. Таким образом, сокращение заставляет брови приподняться и противодействует действию глазничной части orbicularis; мышца особенно задействована, когда человек смотрит вверх. Он также срабатывает, когда зрение затрудняется либо из-за расстояния, либо из-за отсутствия достаточного света.

Самый внешний слой крышки — это кожа, характеристики которой не сильно отличаются от кожи на остальной части тела, за возможным исключением крупных пигментных клеток, которые, хотя и встречаются в других местах, гораздо более многочисленны в коже крышки.Клетки могут блуждать, и именно эти движения пигментных клеток определяют изменения окраски, наблюдаемые у некоторых людей с нарушениями здоровья. На коже есть потовые железы и волосы. По мере приближения к стыку кожи и конъюнктивы волосы меняют свой характер и становятся ресницами.

Железистый аппарат

Глаз поддерживается секретами слезных желез (слезных желез). Эти миндалевидные железы под верхними веками простираются внутрь от внешнего угла каждого глаза.Каждая железа состоит из двух частей. Одна часть находится в неглубокой выемке в части глазницы, образованной лобной костью. Другая часть выступает в заднюю часть верхнего века. Протоки каждой железы, числом от трех до 12, открываются в верхний свод конъюнктивы, или мешок. Из свода слезы стекают через глаз в слезную точку, небольшие отверстия на краю каждого века рядом с его внутренним углом. Пункта — это отверстия в слезные протоки; они переносят слезы в слезные мешки, расширенные верхние концы носослезных протоков, по которым слезы попадают в нос.

Испарению слез, текущих через глаз, в значительной степени препятствует секреция маслянистого и слизистого материала другими железами. Таким образом, мейбомиан, или железы предплюсны, состоят из ряда удлиненных желез, проходящих через пластинки предплюсны; они выделяют масло, которое выходит на поверхность края века и действует как барьер для слезной жидкости, которая накапливается в канавках между глазным яблоком и барьерами века.

4.2 Видение — Введение в психологию

Цели обучения

1. Определите ключевые структуры глаза и их роль в зрении.
2. Обобщите, как глаз и зрительная кора работают вместе, чтобы ощущать и воспринимать визуальные стимулы в окружающей среде, включая обработку цветов, формы, глубины и движения.

В то время как другие животные в первую очередь полагаются на слух, обоняние или осязание, чтобы понять окружающий мир, люди в значительной степени полагаются на зрение. Большая часть коры головного мозга предназначена для зрения, и мы обладаем значительными визуальными навыками. Видение начинается, когда свет падает на глаза, инициируя процесс трансдукции.Как только эта визуальная информация достигает зрительной коры головного мозга, она обрабатывается множеством нейронов, которые обнаруживают цвета, формы и движение и создают осмысленное восприятие поступающих стимулов.

Воздух вокруг нас наполнен морем электромагнитной энергии ; импульсы энергетических волн, которые могут переносить информацию с места на место. Как вы можете видеть на Рисунке 4.6 «Электромагнитный спектр», электромагнитные волны различаются по длине волны — расстояние между пиком одной волны и пиком следующей волны , причем самые короткие гамма-волны составляют лишь доли миллиметра, а длина самые длинные радиоволны составляют сотни километров.Люди слепы почти ко всей этой энергии — наши глаза обнаруживают только диапазон от 400 до 700 миллиардных долей метра, часть электромагнитного спектра, известную как видимый спектр .

Рисунок 4.6 Электромагнитный спектр

Человеческий глаз может обнаружить лишь небольшую часть окружающей нас электромагнитной энергии (видимый спектр).

Чувствующий глаз и воспринимающая зрительная кора головного мозга

Как видно на рисунке 4.7 «Анатомия человеческого глаза», свет проникает в глаз через роговицу, — прозрачное покрытие, которое защищает глаз и начинает фокусировать падающий свет. Затем свет проходит через зрачок, — небольшое отверстие в центре глаза . Зрачок окружен радужной оболочкой , цветной частью глаза, которая контролирует размер зрачка путем сужения или расширения в зависимости от интенсивности света . Например, когда мы заходим в темный кинотеатр в солнечный день, мышцы радужной оболочки открывают зрачок и пропускают больше света.Полная адаптация к темноте может занять до 20 минут.

Позади зрачка находится линза, — структура, которая фокусирует падающий свет на сетчатке , — слой ткани в задней части глаза, содержащий фоторецепторные клетки . Когда наши глаза перемещаются от близких к удаленным объектам, происходит процесс, известный как зрительная аккомодация . Зрительная аккомодация — это процесс изменения кривизны хрусталика, чтобы свет, попадающий в глаз, фокусировался на сетчатке. Лучи из верхней части изображения попадают в нижнюю часть сетчатки и наоборот, а лучи из левой части изображения падают на правую часть сетчатки и наоборот, в результате чего изображение на сетчатке оказывается перевернутым и обратным. . Кроме того, изображение, проецируемое на сетчатку, является плоским, и все же наше окончательное восприятие изображения будет трехмерным.

Рисунок 4.7 Анатомия человеческого глаза

Свет попадает в глаз через прозрачную роговицу, проходя через зрачок в центре радужной оболочки.Линза регулируется, чтобы фокусировать свет на сетчатке, где он оказывается перевернутым и направленным назад. Рецепторные клетки сетчатки отправляют информацию через зрительный нерв в зрительную кору.

Аккомодация не всегда идеальна, и в некоторых случаях свет, падающий на сетчатку, немного не в фокусе. Как вы можете видеть на Рисунке 4.8 «Нормальные, близорукие и дальнозоркие глаза», если фокус находится перед сетчаткой, мы говорим, что человек близорукий , а когда фокус находится за сетчаткой, мы говорим, что человек дальновидно .Очки и контактные линзы решают эту проблему, добавляя еще одну линзу перед глазом, а лазерная хирургия глаза исправляет проблему, изменяя форму собственной линзы глаза.

Рисунок 4.8 Нормальные, близорукие и дальнозоркие глаза

Для людей с нормальным зрением (слева) линза правильно фокусирует падающий свет на сетчатке. Для людей с близорукостью (в центре) изображения от далеких объектов фокусируются слишком далеко перед сетчаткой, тогда как для людей с дальнозоркостью (справа) изображения от близких объектов фокусируются слишком далеко за сетчаткой.Очки решают проблему, добавляя вторичную корректирующую линзу.

Сетчатка содержит слои нейронов, специализирующихся на реакции на свет (см. Рисунок 4.9 «Сетчатка с ее специализированными клетками»). Когда свет падает на сетчатку, он сначала активирует рецепторные клетки, известные как стержни , и колбочки . Активация этих клеток затем распространяется на биполярные клетки , и затем на ганглиозные клетки , которые собираются вместе и сходятся, как нити веревки, образуя зрительный нерв .Зрительный нерв — это , совокупность миллионов нейронов ганглия, которые через таламус отправляют огромное количество визуальной информации в мозг . Поскольку сетчатка и зрительный нерв являются активными обработчиками и анализаторами зрительной информации, вполне уместно думать об этих структурах как о продолжении самого мозга.

Рисунок 4.9 Сетчатка с ее специализированными клетками

Когда свет падает на сетчатку, он вызывает фотохимическую реакцию в палочках и колбочках на задней части сетчатки.Затем реакции продолжаются в биполярных клетках, ганглиозных клетках и, в конечном итоге, в зрительном нерве.

Палочки — это визуальных нейронов, которые специализируются на обнаружении черного, белого и серого цветов . В каждом глазу около 120 миллионов стержней. Стержни не дают много деталей об изображениях, которые мы видим, но поскольку они очень чувствительны к более коротковолновым (более темному) и слабому свету, они помогают нам видеть при тусклом свете, например, ночью. Поскольку стержни расположены в основном по краям сетчатки, они особенно активны в периферическом зрении (когда вам нужно что-то увидеть ночью, попробуйте отвести взгляд от того, что вы хотите увидеть).Колбочки — это зрительных нейронов, которые специализируются на обнаружении мелких деталей и цветов . Около 5 миллионов колбочек в каждом глазу позволяют нам видеть в цвете, но лучше всего они работают при ярком свете. Колбочки расположены в основном внутри и вокруг ямки, которая является центральной точкой сетчатки .

Чтобы продемонстрировать разницу между стержнями и колбочками во внимании к деталям, выберите слово в этом тексте и сосредоточьтесь на нем. Вы замечаете, что слова, расположенные в нескольких дюймах в сторону, кажутся более размытыми? Это потому, что слово, на котором вы фокусируетесь, поражает конусы, ориентированные на детали, в то время как слова, окружающие его, поражают стержни, ориентированные на менее детали, которые расположены на периферии.

Рисунок 4.10 Улыбка Моны Лизы

Маргарет Ливингстон (2002) обнаружила интересный эффект, демонстрирующий различные способности палочек и колбочек глаза к обработке, а именно то, что улыбка Моны Лизы, которую часто называют «неуловимой», воспринимается по-разному в зависимости от того, как на нее смотреть. картина. Поскольку Леонардо да Винчи нарисовал улыбку мазками кисти с низкой детализацией, эти детали лучше воспринимаются нашим периферийным зрением (стержнями), чем колбочками.Ливингстон обнаружил, что люди оценивали Мона Лизу как более жизнерадостную, когда им приказывали сосредоточить внимание на ее глазах, чем когда их просили смотреть прямо в ее рот. Как выразился Ливингстон: «Она улыбается, пока вы не смотрите на ее рот, а затем он исчезает, как тусклая звезда, которая исчезает, когда вы смотрите прямо на нее».

Как вы можете видеть на рисунке 4.11 «Путь визуальных изображений через таламус и в зрительную кору», сенсорная информация, полученная сетчаткой, передается через таламус в соответствующие области зрительной коры, которая расположена в затылочной доле. в задней части мозга.Хотя принцип контралатерального контроля может заставить вас ожидать, что левый глаз будет отправлять информацию в правое полушарие мозга и наоборот, природа умнее этого. Фактически, левый и правый глаз посылают информацию как в левое, так и в правое полушарие, а зрительная кора обрабатывает каждую из сигналов отдельно и параллельно. Это адаптационное преимущество для организма, который теряет зрение на один глаз, потому что даже если функционирует только один глаз, оба полушария все равно будут получать от него данные.

Рисунок 4.11 Путь визуальных образов через таламус в зрительную кору

Левый и правый глаз посылают информацию как в левое, так и в правое полушарие мозга.

Зрительная кора состоит из специализированных нейронов, которые превращают ощущения, которые они получают от зрительного нерва, в значимые изображения. Поскольку в том месте, где зрительный нерв выходит из сетчатки, нет фоторецепторных клеток, в нашем зрении создается отверстие или слепое пятно (см. Рисунок 4.12 «Демонстрация слепых зон»). Когда оба наших глаза открыты, у нас не возникает проблем, потому что наши глаза постоянно двигаются, и один глаз компенсирует то, что пропускает другой. Но зрительная система также предназначена для решения этой проблемы, если открыт только один глаз — зрительная кора просто заполняет небольшое отверстие в нашем зрении схожими узорами из окружающих областей, и мы никогда не замечаем разницы. Способность зрительной системы справляться со слепым пятном — еще один пример того, как ощущение и восприятие работают вместе, чтобы создать значимый опыт.

Рисунок 4.12 Демонстрация слепых зон

Вы можете получить представление о степени слепого пятна (места, где зрительный нерв выходит из сетчатки), попробовав эту демонстрацию. Закройте левый глаз и посмотрите правым глазом на крест на схеме. Вы должны увидеть изображение слона справа (не смотрите на него, просто обратите внимание, что он там есть). Если вы не видите слона, подойдите ближе или дальше, пока не сможете. Теперь медленно двигайтесь так, чтобы приблизиться к изображению, продолжая смотреть на крест.На некотором расстоянии (примерно фут или около того) слон полностью исчезнет из поля зрения, потому что его изображение попало в слепую зону.

Восприятие создается частично за счет одновременного действия тысяч нейронов-детекторов признаков — специализированных нейронов, расположенных в зрительной коре, которые реагируют на силу, углы, формы, края и движения зрительного стимула (Kelsey, 1997 ; Livingstone & Hubel, 1988). Детекторы признаков работают параллельно, каждый из которых выполняет определенную функцию.При столкновении с красным квадратом, например, активируются детекторы параллельных линий, детекторы горизонтальных линий и детекторы признаков красного цвета. Эта активация затем передается в другие части зрительной коры, где другие нейроны сравнивают информацию, предоставленную детекторами признаков, с изображениями, хранящимися в памяти. Внезапно, во вспышке узнавания, множество нейронов срабатывают вместе, создавая единое изображение красного квадрата, которое мы видим (Родригес и др., 1999).

Рисунок 4.13 Куб Неккера

Куб Неккера — пример того, как зрительная система создает восприятие из ощущений. Мы видим не серию линий, а куб. Какой куб мы видим, зависит от мгновенного результата процессов восприятия в зрительной коре.

Некоторые детекторы функций настроены так, чтобы выборочно реагировать на особо важные объекты, например лица, улыбки и другие части тела (Даунинг, Цзян, Шуман и Канвишер, 2001; Haxby et al., 2001). Когда исследователи нарушили функции распознавания лиц в областях коры головного мозга с помощью магнитных импульсов транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), люди временно не могли распознавать лица, но все же они могли распознавать дома (McKone, Kanwisher, & Duchaine, 2007; Pitcher, Уолш, Йовель и Дюшен, 2007).

Восприятие цвета

Было подсчитано, что зрительная система человека может обнаруживать и различать 7 миллионов цветовых вариаций (Geldard, 1972), но все эти вариации создаются комбинациями трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Оттенок цвета , известный как оттенок, передается длиной волны света, попадающего в глаз (мы видим более короткие волны как более синие, а более длинные волны как более красные), и мы определяем яркость по интенсивности или высота волны (большие или более интенсивные волны воспринимаются как более яркие).

Рисунок 4.14 Синусоидальные волны низкой и высокой частоты, а также синусоидальные волны низкой и высокой интенсивности и их соответствующие цвета

Световые волны с более короткими частотами воспринимаются более синими, чем красные; световые волны с большей интенсивностью кажутся ярче.

В своем важном исследовании цветового зрения Герман фон Гельмгольц (1821–1894) предположил, что цвет воспринимается, потому что колбочки в сетчатке глаза бывают трех типов. Один тип конуса реагирует в первую очередь на синий свет (короткие длины волн), другой — в первую очередь на зеленый свет (средние длины волн), а третий — в первую очередь на красный свет (длинные волны). Затем зрительная кора головного мозга обнаруживает и сравнивает силу сигналов от каждого из трех типов колбочек, создавая ощущение цвета.Согласно этой теории трехцветного цвета Юнга-Гельмгольца , какой цвет мы видим, зависит от смеси сигналов от трех типов колбочек . Например, если мозг получает в основном красный и синий сигналы, он будет воспринимать фиолетовый; если он получает в основном красный и зеленый сигналы, он будет воспринимать желтый; и если он получает сообщения от всех трех типов колбочек, он будет воспринимать белый цвет.

Различные функции трех типов колбочек очевидны у людей, страдающих дальтонизмом — неспособность распознавать зеленый и / или красный цвета. Примерно у 1 из 50 человек, в основном мужчин, отсутствуют функции чувствительных к красному или зеленому цвету колбочек, в результате чего они могут воспринимать только один или два цвета (рис. 4.15).

Рисунок 4.15

Люди с нормальным цветовым зрением могут видеть число 42 на первом изображении и число 12 на втором (они расплывчаты, но очевидны). Однако люди с дальтонизмом вообще не видят чисел.

Однако теория трехцветного цвета не может объяснить все человеческое зрение.Во-первых, хотя фиолетовый цвет кажется нам смесью красного и синего, желтый не кажется смесью красного и зеленого. А люди с дальтонизмом, которые не видят ни зеленого, ни красного, тем не менее могут видеть желтый. Альтернативный подход к теории Янга-Гельмгольца, известный как теория цвета оппонента, предлагает анализировать сенсорную информацию не в терминах трех цветов, а в трех наборах «цветов оппонента»: красно-зеленый, желто-синий. , и бело-черный. Доказательства теории процесса оппонента исходят из того факта, что некоторые нейроны сетчатки и зрительной коры головного мозга возбуждаются одним цветом (например, красным), но подавляются другим цветом (например, зеленым).

Один из примеров обработки оппонента происходит в восприятии остаточного изображения. Если вы посмотрите на флаг в левой части рисунка 4.16 «США». Flag »примерно на 30 секунд (чем дольше вы смотрите, тем лучше эффект), а затем переместите взгляд на пустую область справа от него, вы увидите остаточное изображение.Когда мы смотрим на зеленые полосы, наши зеленые рецепторы привыкают и начинают обрабатывать меньше, в то время как красные рецепторы остаются в полной силе. Когда мы меняем взгляд, мы видим прежде всего красную часть процесса оппонента. Подобные процессы создают синий цвет после желтого и белый после черного.

Рисунок 4.16 Флаг США

Наличие остаточного изображения лучше всего объясняется теорией восприятия цвета, основанной на принципе оппонента. Посмотрите на флаг в течение нескольких секунд, а затем переместите взгляд на пустое место рядом с ним.Вы видите остаточное изображение?

Триколор и механизмы оппонента работают вместе, создавая цветное зрение. Когда световые лучи попадают в глаз, красный, синий и зеленый колбочки на сетчатке реагируют в разной степени и посылают через зрительный нерв сигналы разной силы красного, синего и зеленого цветов. Затем цветовые сигналы обрабатываются как ганглиозными клетками, так и нейронами зрительной коры (Gegenfurtner & Kiper, 2003).

Восприятие формы

Один из важных процессов, необходимых для зрения, — это восприятие формы.Немецкие психологи 1930-х и 1940-х годов, в том числе Макс Вертхаймер (1880–1943), Курт Коффка (1886–1941) и Вольфганг Кёлер (1887–1967), утверждали, что мы создаем формы из составляющих их ощущений, основываясь на идее гештальт, осмысленно организованное целое . Идея гештальта состоит в том, что «целое — это больше, чем сумма его частей». Некоторые примеры того, как принципы гештальта приводят нас к большему, чем есть на самом деле, суммированы в Таблице 4.1 «Краткое изложение гештальт-принципов восприятия формы».

Таблица 4.1 Краткое изложение гештальт-принципов восприятия формы

Принцип	Описание	Пример	Изображение
Фигура и фон	Мы структурируем ввод таким образом, чтобы всегда видеть фигуру (изображение) на фоне (фоне).	Справа вы можете увидеть вазу или два лица, но в любом случае вы организуете изображение как фигуру на фоне земли.	Рисунок 4.1
Сходство	Стимулы, похожие друг на друга, обычно группируются вместе.	Вы, скорее всего, увидите три одинаковых столбца среди символов XYX справа, чем четыре строки.	Рисунок 4.1
Близость	Мы склонны группировать соседние фигуры вместе.	Вы видите четыре или восемь изображений справа? Принципы близости предполагают, что вы можете увидеть только четыре.	Рисунок 4.1
Непрерывность	Мы склонны воспринимать стимулы плавно, непрерывно, а не более прерывисто.	Справа большинство людей видят линию точек, которая движется из нижнего левого угла в верхний правый, а не линию, которая движется слева, а затем внезапно поворачивает вниз. Принцип непрерывности приводит нас к тому, что большинство линий следует по максимально плавному пути.	Рисунок 4.1
Закрытие	Мы склонны заполнять пробелы в неполном изображении, чтобы создать законченный, цельный объект.	Замыкание приводит нас к тому, что мы видим один сферический объект справа, а не набор не связанных между собой конусов.	Рисунок 4.1

Глубина восприятия

Восприятие глубины — это способность воспринимать трехмерное пространство и точно определять расстояние .Без восприятия глубины мы не смогли бы водить машину, продевать иголку или просто перемещаться по супермаркету (Howard & Rogers, 2001). Исследования показали, что восприятие глубины частично основано на врожденных способностях, а частично — на опыте (Witherington, 2005).

Психологи Элеонора Гибсон и Ричард Уолк (1960) протестировали способность воспринимать глубину у младенцев в возрасте от 6 до 14 месяцев, поместив их на визуальный обрыв, — механизм, который дает ощущение опасного падения, при котором Младенцы могут быть безопасно проверены на восприятие глубины (Рисунок 4.22 «Визуальный обрыв»). Младенцев поместили с одной стороны «утеса», а матери взывали к ним с другой стороны. Гибсон и Уолк обнаружили, что большинство младенцев либо отползали от обрыва, либо оставались на доске и плакали, потому что хотели подойти к матери, но младенцы чувствовали пропасть, которую они инстинктивно не могли преодолеть. Дальнейшие исследования показали, что даже очень маленькие дети, которые еще не умеют ползать, боятся высоты (Campos, Langer, & Krowitz, 1970). С другой стороны, исследования также показали, что младенцы улучшают зрительно-моторную координацию по мере того, как они учатся лучше схватывать предметы и приобретают больший опыт ползания, что указывает на то, что восприятие глубины также приобретается (Adolph, 2000).

Восприятие глубины является результатом использования нами сигналов глубины, сообщений от нашего тела и внешней среды, которые снабжают нас информацией о пространстве и расстоянии . Бинокулярные сигналы глубины — это сигналов глубины, которые создаются несоответствием изображения сетчатки, то есть пространством между нашими глазами, и, таким образом, требуют координации обоих глаз. Одним из следствий несоответствия сетчатки является то, что изображения, проецируемые на каждый глаз, немного отличаются друг от друга. Зрительная кора автоматически объединяет два изображения в одно, позволяя нам ощущать глубину.В трехмерных фильмах используется диспаратность сетчатки за счет использования трехмерных очков, которые носит зритель, чтобы создать различное изображение для каждого глаза. Система восприятия быстро, легко и бессознательно превращает несоответствие в трехмерное.

Важным признаком глубины для бинокля является конвергенция, поворот наших глаз внутрь, необходимый для фокусировки на объектах, находящихся на расстоянии менее 50 футов от нас . Зрительная кора использует размер угла конвергенции между глазами, чтобы оценить расстояние до объекта.Вы сможете почувствовать, как ваши глаза сходятся, если медленно поднести палец к носу, продолжая фокусировать на нем внимание. Когда вы закрываете один глаз, вы больше не чувствуете напряжения — конвергенция — это бинокулярный сигнал глубины, требующий работы обоих глаз.

Визуальная система также использует аккомодацию для определения глубины. Когда линза меняет свою кривизну, чтобы сфокусироваться на удаленных или близких объектах, информация, передаваемая от мышц, прикрепленных к линзе, помогает нам определить расстояние до объекта.Однако приспособление эффективно только на небольшом расстоянии обзора, поэтому, хотя оно пригодится при заправке нити в иглу или завязке шнурков, оно гораздо менее эффективно при вождении или занятиях спортом.

Хотя лучшие признаки глубины возникают, когда оба глаза работают вместе, мы можем видеть глубину даже с одним закрытым глазом. Монокулярные сигналы глубины — это сигналов глубины, которые помогают нам воспринимать глубину, используя только один глаз (Sekuler & Blake, 2006). Некоторые из наиболее важных приведены в Таблице 4.2 «Монокулярные метки глубины, которые помогают нам определять глубину на расстоянии».

Таблица 4.2 Монокулярные метки глубины, которые помогают нам определять глубину на расстоянии

Имя	Описание	Пример	Изображение
Положение	Мы склонны видеть объекты выше в нашем поле зрения и дальше.	Столбы забора справа кажутся дальше не только потому, что они становятся меньше, но и потому, что на снимке они кажутся выше.
Относительный размер	Предполагая, что объекты в сцене имеют одинаковый размер, меньшие объекты воспринимаются как более удаленные.	Справа машины вдалеке кажутся меньше тех, что ближе к нам.
Линейная перспектива	Кажется, что параллельные линии сходятся на расстоянии.	Мы знаем, что пути справа параллельны. Когда они появляются ближе друг к другу, мы определяем, что они дальше.
Свет и тень	Глаз получает больше отраженного света от предметов, которые находятся ближе к нам. Обычно свет идет сверху, поэтому более темные изображения остаются в тени.	Мы видим, что изображения справа расширяются и имеют отступ в соответствии с их затемнением. Если мы перевернем картинку, изображения перевернутся.	Рисунок 4.2
Взаимодействие	Когда один объект перекрывает другой объект, мы видим его ближе.	Справа, поскольку голубая звезда закрывает розовую полосу, она кажется ближе, чем желтая луна.	Рисунок 4.2
Вид с воздуха	Объекты, которые кажутся мутными или покрыты смогом или пылью, появляются дальше.	Художник, нарисовавший картину справа, использовал воздушную перспективу, чтобы сделать далекие холмы более туманными и, таким образом, казаться более далекими.

Восприятие движения

Многие животные, включая людей, обладают очень сложными навыками восприятия, которые позволяют им координировать собственное движение с движением движущихся объектов, чтобы создать столкновение с этим объектом.Летучие мыши и птицы используют этот механизм, чтобы догнать добычу, собаки используют его, чтобы поймать фрисби, а люди используют его, чтобы поймать движущийся футбольный мяч. Мозг обнаруживает движение частично по изменению размера изображения на сетчатке (объекты, которые кажутся больше, обычно ближе к нам), а частично по относительной яркости объектов.

Мы также ощущаем движение, когда объекты рядом друг с другом меняют свой внешний вид. Бета-эффект относится к восприятию движения, которое возникает, когда разные изображения последовательно отображаются рядом друг с другом (см. Примечание 4.43 «Бета-эффект и фи-феномен»). Зрительная кора заполняет недостающую часть движения, и мы видим, как объект движется. Бета-эффект используется в фильмах для создания ощущения движения. Связанный с этим эффект — это явление фи, при котором мы воспринимаем ощущение движения, вызванное появлением и исчезновением объектов, находящихся рядом друг с другом . Феномен фи выглядит как движущаяся зона или облако фонового цвета, окружающее мигающие объекты. Бета-эффект и фи-феномен — другие примеры важности гештальта — нашей тенденции «видеть больше, чем просто сумму частей.”

Основные выводы

• Зрение — это процесс обнаружения окружающей нас электромагнитной энергии. Человек видит лишь небольшую часть электромагнитного спектра.
• Зрительные рецепторные клетки сетчатки определяют форму, цвет, движение и глубину.
• Свет попадает в глаз через прозрачную роговицу и проходит через зрачок в центре радужной оболочки. Линза регулируется, чтобы фокусировать свет на сетчатке, где он оказывается перевернутым и направленным назад.Рецепторные клетки сетчатки возбуждаются или подавляются светом и отправляют информацию в зрительную кору через зрительный нерв.
• Сетчатка имеет два типа фоторецепторных клеток: палочки, которые определяют яркость и реагируют на черное и белое, и колбочки, которые реагируют на красный, зеленый и синий. Дальтонизм возникает, когда у людей отсутствуют функции колбочки, чувствительной к красному или зеленому цвету.
• Нейроны-детекторы признаков в зрительной коре головного мозга помогают нам распознавать объекты, а некоторые нейроны выборочно реагируют на лица и другие части тела.
• Теория трехцветного цвета Юнга-Гельмгольца предполагает, что восприятие цвета является результатом сигналов, посылаемых тремя типами колбочек, тогда как теория цвета процесса оппонента предполагает, что мы воспринимаем цвет как три набора цветов оппонента: красно-зеленый, желтый -синий и бело-черный.
• Способность воспринимать глубину возникает благодаря бинокулярным и монокулярным сигналам глубины.
• Движение воспринимается как функция размера и яркости объектов. Бета-эффект и феномен фи являются примерами воспринимаемого движения.

Упражнения и критическое мышление

1. Подумайте, как процессы визуального восприятия помогают вам участвовать в повседневной деятельности, например, вождении автомобиля или велосипеде.
2. Представьте на мгновение, какой была бы ваша жизнь, если бы вы не могли видеть. Как вы думаете, сможете ли вы компенсировать потерю зрения другими чувствами?

Список литературы

Адольф, К. Э. (2000). Специфика обучения: почему младенцы падают с настоящей скалы. Психологическая наука, 11 (4), 290–295.

Кампос Дж. Дж., Лангер А. и Кровиц А. (1970). Сердечные реакции на визуальный обрыв у прелокомоторных младенцев. Science, 170 (3954), 196–197.

Даунинг, П. Э., Цзян, Ю., Шуман, М., и Канвишер, Н. (2001). Область коры, отобранная для визуальной обработки человеческого тела. Science, 293 (5539), 2470–2473.

Gegenfurtner, K. R., & Kiper, D. C. (2003). Цветовое зрение. Ежегодный обзор нейробиологии, 26 , 181–206.

Гелдард, Ф. А. (1972). Человеческие чувства (2-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons.

Гибсон, Э. Дж., И Уолк, Р. Д. (1960). «Визуальный обрыв». Scientific American, 202 (4), 64–71.

Хэксби, Дж. В., Гоббини, М. И., Фьюри, М. Л., Ишаи, А., Схоутен, Дж. Л., и Пьетрини, П. (2001). Распределенные и перекрывающиеся изображения лиц и предметов в вентральной височной коре. Science, 293 (5539), 2425–2430.

Ховард И. П. и Роджерс Б. Дж. (2001). Взгляд в глубину: Основные механизмы (Том 1). Торонто, Онтарио, Канада: Портеус.

Келси, К.А. (1997). Обнаружение визуальной информации. В У. Р. Хенди и П. Н. Т. Уэллс (ред.), Восприятие визуальной информации (2-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer Verlag.

Ливингстон М. С. (2000). Тепло? Это реально? Или просто низкая пространственная частота? Наука, 290 , 1299.

Ливингстон, М., и Хьюбел, Д. (1998). Разделение формы, цвета, движения и глубины: анатомия, физиология и восприятие. Science, 240 , 740–749.

Маккоун, Э., Канвишер, Н., Дюшейн, Б.С. (2007). Может ли общий опыт объяснить особую обработку лиц? Тенденции в когнитивных науках, 11 , 8–15;

Питчер Д., Уолш В., Йовель Г. и Дюшен Б. (2007). Свидетельства ТМС об участии правой затылочной области лица в ранней обработке лица. Current Biology, 17 , 1568–1573.

Родригес, Э., Джордж, Н., Лашо, Ж.-П., Мартинери, Дж., Рено, Б., и Варела, Ф. Дж. (1999). Тень восприятия: синхронизация активности человеческого мозга на большом расстоянии. Nature, 397 (6718), 430–433.

Секулер Р. и Блейк Р. (2006). Восприятие (5-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

Уизерингтон, Д. К. (2005). Развитие предполагаемого контроля за хватанием между 5 и 7 месяцами: продольное исследование. Младенчество, 7 (2), 143–161.

Человеческий глаз может видеть «невидимый» инфракрасный свет

Светотехника INSIDER

Любой учебник естественных наук скажет вам, что люди не видят инфракрасный свет. Как рентгеновские лучи и радиоволны, инфракрасные световые волны находятся за пределами видимого спектра. Но международная группа исследователей во главе с учеными из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружила, что при определенных условиях сетчатка действительно может воспринимать инфракрасный свет.Используя клетки сетчатки мышей и людей, а также мощные лазеры, излучающие импульсы инфракрасного света, исследователи обнаружили, что, когда лазерный свет пульсирует быстро, светочувствительные клетки сетчатки иногда получают двойной удар инфракрасной энергии. Когда это происходит, глаз может обнаруживать свет, выходящий за пределы видимого спектра.

Глаз может обнаруживать свет на длинах волн в видимом спектре. Предполагается, что другие длины волн, такие как инфракрасный и ультрафиолетовый, невидимы для человеческого глаза, но ученые Вашингтонского университета обнаружили, что при определенных условиях мы можем видеть невидимый в противном случае инфракрасный свет.(Сара Дикхербер)

«Мы используем то, что мы узнали в этих экспериментах, чтобы попытаться разработать новый инструмент, который позволил бы врачам не только исследовать глаз, но и стимулировать определенные части сетчатки, чтобы определить, правильно ли он функционирует. — сказал старший научный сотрудник Владимир Дж. Кефалов, доктор философии, доцент кафедры офтальмологии и визуальных наук Вашингтонского университета. «Мы надеемся, что в конечном итоге это открытие найдет практическое применение».

Исследование было начато после того, как ученые из исследовательской группы, в которую входили представители в Кливленде, Польше, Швейцарии и Норвегии, сообщили, что видели случайные вспышки зеленого света во время работы с инфракрасным лазером.В отличие от лазерных указателей, используемых в лекционных залах или в качестве игрушек, мощный инфракрасный лазер, с которым работали ученые, излучает световые волны, которые, как считается, невидимы для человеческого глаза.

«Они могли видеть лазерный свет, который находился за пределами нормального видимого диапазона, и мы действительно хотели выяснить, как они могли ощущать свет, который должен был быть невидимым», — сказал Франс Винберг, доктор философии, один ведущих авторов исследования и научного сотрудника с докторской степенью кафедры офтальмологии и визуальных наук Вашингтонского университета.Винберг, Кефалов и их коллеги изучили научную литературу и пересмотрели сообщения о людях, видящих инфракрасный свет. Они повторили предыдущие эксперименты, в которых был виден инфракрасный свет, и проанализировали такой свет от нескольких лазеров, чтобы увидеть, что они могли узнать о том, как и почему он иногда виден.

«Мы экспериментировали с лазерными импульсами разной длительности, дающими одинаковое общее количество фотонов, и обнаружили, что чем короче импульс, тем больше вероятность, что человек его увидит», — пояснил Винберг.«Хотя промежуток времени между импульсами был настолько коротким, что его нельзя было заметить невооруженным глазом, существование этих импульсов было очень важно для того, чтобы люди могли видеть этот невидимый свет».

Обычно частица света, называемая фотоном, поглощается сетчаткой, которая затем создает молекулу, называемую фотопигментом, которая начинает процесс преобразования света в зрение. При стандартном зрении каждый из большого количества фотопигментов поглощает одиночный фотон.

«Видимый спектр включает световые волны длиной 400-720 нанометров, — пояснил Кефалов, доцент кафедры офтальмологии и визуальных наук.«Но если на молекулу пигмента в сетчатке глаза в быстрой последовательности попадает пара фотонов длиной 1000 нанометров, эти световые частицы доставляют такое же количество энергии, как и одиночный удар фотона размером 500 нанометров, который находится в пределах видимый спектр. Вот как мы можем это видеть ».

Хотя исследователи первыми сообщили, что глаз может воспринимать свет с помощью этого механизма, идея использования менее мощного лазерного света, чтобы сделать объекты видимыми, не нова. Например, двухфотонный микроскоп использует лазеры для обнаружения флуоресцентных молекул глубоко в тканях.Исследователи заявили, что они уже работают над способами использования двухфотонного подхода в офтальмоскопе нового типа, который является инструментом, позволяющим врачам исследовать внутреннюю часть глаза. Идея состоит в том, что, направляя импульсный инфракрасный лазер в глаз, врачи могут стимулировать части сетчатки, чтобы узнать больше о ее структуре и функциях в здоровых глазах и у людей с заболеваниями сетчатки, такими как дегенерация желтого пятна.

No related posts.