Ποιο είναι το μέγεθος του κενού που βλέπει το ανθρώπινο μάτι. Επιτήρηση και ορατότητα
Η επιφάνεια της Γης περιορίζει την όρασή μας σε απόσταση 3,1 μιλίων ή 5 χιλιομέτρων. Ωστόσο, η οπτική μας οξύτητα υπερβαίνει τον ορίζοντα. Εάν η Γη ήταν επίπεδη, ή αν στεκόσασταν στην κορυφή ενός βουνού, έχοντας έναν ευρύτερο ορίζοντα από τη συνηθισμένη ζωή, θα μπορούσαμε να δούμε μακρινά αντικείμενα σε απόσταση δεκάδων χιλιομέτρων. Σε μια σκοτεινή νύχτα, θα μπορούσατε να διακρίνετε ακόμη και το κάψιμο ενός κεριού σε απόσταση 50 χιλιομέτρων.
Το πόσο μακριά μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι εξαρτάται από το πόσα σωματίδια φωτός, ή όπως ονομάζονται επίσης φωτόνια, εκπέμπουν ένα μακρινό αντικείμενο. Το πιο απομακρυσμένο αντικείμενο από τη Γη που μπορούμε να δούμε με γυμνό μάτι είναι ο γαλαξίας της Ανδρομέδας, που βρίσκεται σε μια αφάνταστη απόσταση 2,6 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Μαζί, τα 1 τρισεκατομμύρια αστέρια σε αυτόν τον γαλαξία εκπέμπουν αρκετό φως για να καλύψουν κάθε τετραγωνικό εκατοστό του πλανήτη μας με αρκετές χιλιάδες φωτόνια ανά δευτερόλεπτο. Σε μια σκοτεινή νύχτα, μια τόσο φωτεινή λάμψη είναι ιδιαίτερα ορατή στο βλέμμα μας, στραμμένο στον απέραντο ουρανό.
Το 1941, ο οπτικός επιστήμονας Selig Hecht και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια έφτιαξαν αυτό που θεωρείται ακόμη ο πιο αξιόπιστος τρόπος μέτρησης του «απόλυτου ορίου» της ανθρώπινης όρασης - τον ελάχιστο αριθμό φωτονίων που απαιτεί ο αμφιβληστροειδής μας για σίγουρη οπτική αντίληψη. Το πείραμα, το οποίο δοκιμάζει τα όρια της όρασής μας, πραγματοποιήθηκε υπό ιδανικές συνθήκες: στα μάτια των εθελοντών δόθηκε αρκετός χρόνος για να προσαρμοστούν στο απόλυτο σκοτάδι, στο μήκος κύματος του γαλαζοπράσινου φωτός (στο οποίο τα μάτια μας είναι πιο ευαίσθητα ) ήταν 510 νανόμετρα, το φως κατευθύνθηκε στην περιφέρεια του αμφιβληστροειδούς μας, την περιοχή του ματιού που είναι πιο κορεσμένη με φωτοευαίσθητα κύτταρα.
Οι επιστήμονες έχουν καθορίσει ότι για να πιάσει το μάτι ενός συμμετέχοντος στο πείραμα μια τέτοια δέσμη φωτός, η ισχύς του θα πρέπει να είναι από 54 έως 148 φωτόνια. Με βάση τη μέτρηση της απορρόφησης του φωτός από τον αμφιβληστροειδή, οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι 10 φωτόνια απορροφήθηκαν από τις οπτικές ράβδους. Έτσι, η απορρόφηση 5 έως 14 φωτονίων ή η εκτόξευση 5 έως 14 οπτικών ραβδιών, λέει ήδη στον εγκέφαλό σας ότι βλέπετε κάτι.
«Αυτός είναι ένας αρκετά μικρός αριθμός χημικών αντιδράσεων», κατέληξε ο Hecht και οι συνεργάτες του στην επιστημονική τους εργασία σχετικά με το θέμα της μελέτης.
Δεδομένου του μεγέθους του απόλυτου ορίου της οπτικής αντίληψης και του βαθμού εξαφάνισης του φωτός που εκπέμπεται από το αντικείμενο, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το φως ενός αναμμένου κεριού, υπό ιδανικές συνθήκες, μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι σε απόσταση 50 χλμ.
Αλλά πόσο μακριά μπορούμε να δούμε ένα αντικείμενο αν είναι πολύ περισσότερο από ένα απλό τρεμόπαιγμα φωτός. Για να μπορέσει το μάτι μας να διακρίνει ένα χωρικό, και όχι απλώς ένα σημειακό αντικείμενο, το φως που εκπέμπεται από αυτό πρέπει να διεγείρει τουλάχιστον δύο γειτονικά κωνικά κύτταρα - είναι υπεύθυνα για την αναπαραγωγή χρώματος. Κάτω από ιδανικές συνθήκες, το αντικείμενο πρέπει να είναι ορατό υπό γωνία 1 λεπτού ή 1/16 της μοίρας, έτσι ώστε τα κελιά του κώνου να μπορούν να το δουν (Αυτή η τιμή γωνίας ισχύει ανεξάρτητα από το πόσο μακριά είναι το αντικείμενο. Τα μακρινά αντικείμενα πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερο για να φαίνονται καθώς και κοντά αντικείμενα).
Η γωνιακή τιμή της πανσελήνου είναι 30 λεπτά, ενώ η Αφροδίτη, με τιμή 1 λεπτό, μόλις και μετά βίας γίνεται αντιληπτή.
Αντικείμενα οικεία στην ανθρώπινη αντίληψη είναι ορατά σε απόσταση περίπου 3 km. Για παράδειγμα, σε αυτή την απόσταση, μετά βίας διακρίνουμε τους προβολείς ενός αυτοκινήτου.
Από το να βλέπεις μακρινούς γαλαξίες ετών φωτός μέχρι να βλέπεις αόρατα χρώματα, ο Adam Hadhazy του BBC εξηγεί γιατί τα μάτια σου μπορούν να κάνουν απίστευτα πράγματα. Ρίξε μια ματιά τριγύρω. Τι βλέπεις? Όλα αυτά τα χρώματα, τοίχοι, παράθυρα, όλα φαίνονται προφανή, σαν να έπρεπε να είναι εδώ. Η ιδέα ότι τα βλέπουμε όλα αυτά χάρη σε σωματίδια φωτός - φωτόνια - που αναπηδούν από αυτά τα αντικείμενα και μπαίνουν στα μάτια μας φαίνεται απίστευτη.
Αυτός ο βομβαρδισμός φωτονίων απορροφάται από περίπου 126 εκατομμύρια φωτοευαίσθητα κύτταρα. Διαφορετικές κατευθύνσεις και ενέργειες φωτονίων μεταδίδονται στον εγκέφαλό μας με διαφορετικές μορφές, χρώματα, φωτεινότητα, γεμίζοντας τον πολύχρωμο κόσμο μας με εικόνες.
Το αξιοσημείωτο όραμά μας έχει προφανώς μια σειρά από περιορισμούς. Δεν μπορούμε να δούμε ραδιοκύματα από τις ηλεκτρονικές συσκευές μας, δεν μπορούμε να δούμε βακτήρια κάτω από τη μύτη μας. Αλλά με την πρόοδο στη φυσική και τη βιολογία, μπορούμε να εντοπίσουμε τους θεμελιώδεις περιορισμούς της φυσικής όρασης. «Ό,τι μπορείς να δεις έχει ένα κατώφλι, το χαμηλότερο επίπεδο που δεν μπορείς να δεις πάνω ή κάτω», λέει ο Michael Landy, καθηγητής νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης.
Ας αρχίσουμε να εξετάζουμε αυτά τα οπτικά κατώφλια μέσα από το πρίσμα - συγχωρέστε το λογοπαίγνιο - που πολλοί συνδέουν αρχικά με την όραση: το χρώμα.
Το γιατί βλέπουμε μοβ και όχι καφέ εξαρτάται από την ενέργεια ή το μήκος κύματος των φωτονίων που χτυπούν τον αμφιβληστροειδή, που βρίσκεται στο πίσω μέρος των βολβών των ματιών μας. Υπάρχουν δύο τύποι φωτοϋποδοχέων, οι ράβδοι και οι κώνοι. Οι κώνοι είναι υπεύθυνοι για το χρώμα, ενώ οι ράβδοι μας επιτρέπουν να βλέπουμε αποχρώσεις του γκρι σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, όπως τη νύχτα. Οι οψίνες, ή μόρια χρωστικής, στα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς απορροφούν την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια των προσπίπτων φωτονίων, δημιουργώντας μια ηλεκτρική ώθηση. Αυτό το σήμα ταξιδεύει μέσω του οπτικού νεύρου στον εγκέφαλο, όπου γεννιέται η συνειδητή αντίληψη των χρωμάτων και των εικόνων.
Έχουμε τρεις τύπους κώνων και αντίστοιχες οψίνες, καθεμία από τις οποίες είναι ευαίσθητη σε φωτόνια συγκεκριμένου μήκους κύματος. Αυτοί οι κώνοι φέρουν την ετικέτα S, M και L (μικρά, μεσαία και μεγάλα μήκη κύματος, αντίστοιχα). Αντιλαμβανόμαστε τα μικρά κύματα ως μπλε, τα μακριά κύματα ως κόκκινο. Τα μήκη κύματος μεταξύ τους και οι συνδυασμοί τους μετατρέπονται σε ένα πλήρες ουράνιο τόξο. «Όλο το φως που βλέπουμε, εκτός από τεχνητά δημιουργημένο με πρίσματα ή έξυπνες συσκευές όπως τα λέιζερ, είναι ένα μείγμα διαφορετικών μηκών κύματος», λέει ο Landy.
Από όλα τα πιθανά μήκη κύματος ενός φωτονίου, οι κώνοι μας ανιχνεύουν μια μικρή ζώνη από 380 έως 720 νανόμετρα - αυτό που ονομάζουμε ορατό φάσμα. Έξω από το φάσμα της αντίληψής μας, υπάρχει το υπέρυθρο και το ραδιοφάσμα, το τελευταίο έχει εύρος μήκους κύματος από ένα χιλιοστό έως ένα χιλιόμετρο.
Πάνω από το ορατό μας φάσμα, σε υψηλότερες ενέργειες και μικρότερα μήκη κύματος, βρίσκουμε το υπεριώδες φάσμα, μετά τις ακτίνες Χ, και στην κορυφή, το φάσμα των ακτίνων γάμμα, με μήκη κύματος έως ένα τρισεκατομμύριο μέτρα.
Αν και οι περισσότεροι από εμάς περιοριζόμαστε στο ορατό φάσμα, τα άτομα με αφακία (έλλειψη φακού) μπορούν να δουν στο υπεριώδες φάσμα. Η αφακία δημιουργείται συνήθως ως αποτέλεσμα χειρουργικής αφαίρεσης καταρράκτη ή γενετικών ανωμαλιών. Κανονικά, ο φακός εμποδίζει το υπεριώδες φως, οπότε χωρίς αυτό, οι άνθρωποι μπορούν να δουν πέρα από το ορατό φάσμα και να αντιληφθούν μήκη κύματος έως και 300 νανόμετρα σε μια μπλε απόχρωση.
Μια μελέτη του 2014 έδειξε ότι, σχετικά, όλοι μπορούμε να δούμε υπέρυθρα φωτόνια. Εάν δύο υπέρυθρα φωτόνια χτυπήσουν κατά λάθος ένα κύτταρο του αμφιβληστροειδούς σχεδόν ταυτόχρονα, η ενέργειά τους συνδυάζεται, μετατρέποντας το μήκος κύματός τους από αόρατο (π.χ. 1000 νανόμετρα) σε ορατό 500 νανόμετρα (ψυχρό πράσινο για τα περισσότερα μάτια).
Ένα υγιές ανθρώπινο μάτι έχει τρεις τύπους κώνων, καθένας από τους οποίους μπορεί να διακρίνει περίπου 100 διαφορετικές αποχρώσεις χρώματος, επομένως οι περισσότεροι ερευνητές συμφωνούν ότι τα μάτια μας γενικά μπορούν να διακρίνουν περίπου ένα εκατομμύριο αποχρώσεις. Ωστόσο, η αντίληψη των χρωμάτων είναι μια μάλλον υποκειμενική ικανότητα που διαφέρει από άτομο σε άτομο, επομένως είναι αρκετά δύσκολο να προσδιοριστούν οι ακριβείς αριθμοί.
«Είναι πολύ δύσκολο να το βάλουμε σε αριθμούς», λέει η Kimberly Jamison, ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Irvine. «Αυτό που βλέπει ένας άνθρωπος μπορεί να είναι μόνο ένα κλάσμα των χρωμάτων που βλέπει ένας άλλος».
Ο Τζέιμισον ξέρει τι λέει γιατί δουλεύει με «τετραχρωμάτες» - άτομα με «υπεράνθρωπη» όραση. Αυτά τα σπάνια άτομα, κυρίως γυναίκες, έχουν μια γενετική μετάλλαξη που τους δίνει επιπλέον τέταρτους κώνους. Σε γενικές γραμμές, χάρη στο τέταρτο σύνολο κώνων, οι τετραχρωμάτες μπορούν να δουν 100 εκατομμύρια χρώματα. (Τα άτομα με αχρωματοψία, διχρωματικά, έχουν μόνο δύο είδη κώνων και βλέπουν περίπου 10.000 χρώματα.)
Ποιος είναι ο ελάχιστος αριθμός φωτονίων που πρέπει να δούμε;
Για να λειτουργήσει η χρωματική όραση, οι κώνοι χρειάζονται γενικά πολύ περισσότερο φως από τους αντίστοιχους ράβδους τους. Επομένως, σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού, το χρώμα «σβήνει» καθώς οι μονόχρωμες ράβδοι έρχονται στο προσκήνιο.
Κάτω από ιδανικές εργαστηριακές συνθήκες και σε περιοχές του αμφιβληστροειδούς όπου οι ράβδοι απουσιάζουν σε μεγάλο βαθμό, οι κώνοι μπορούν να ενεργοποιηθούν μόνο από μια χούφτα φωτόνια. Ωστόσο, τα sticks λειτουργούν καλύτερα σε συνθήκες διάχυτου φωτός. Όπως έδειξαν τα πειράματα της δεκαετίας του 1940, ένα κβάντο φωτός είναι αρκετό για να τραβήξει την προσοχή μας. «Οι άνθρωποι μπορούν να ανταποκριθούν σε ένα μόνο φωτόνιο», λέει ο Brian Wandell, καθηγητής ψυχολογίας και ηλεκτρολογίας στο Στάνφορντ. «Δεν έχει νόημα να είμαστε ακόμη πιο ευαίσθητοι».
Το 1941, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια έβαλαν τους ανθρώπους σε ένα σκοτεινό δωμάτιο και άφησαν τα μάτια τους να προσαρμοστούν. Χρειάστηκαν λίγα λεπτά για να αποκτήσουν πλήρη ευαισθησία τα μπαστούνια - γι' αυτό δυσκολευόμαστε να δούμε πότε σβήνουν ξαφνικά τα φώτα.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες άναψαν ένα μπλε-πράσινο φως μπροστά στα πρόσωπα των υποκειμένων. Σε επίπεδο που υπερέβαινε τις στατιστικές πιθανότητες, οι συμμετέχοντες μπόρεσαν να ανιχνεύσουν το φως όταν τα πρώτα 54 φωτόνια έφτασαν στα μάτια τους.
Αφού αντιστάθμισαν την απώλεια φωτονίων μέσω της απορρόφησης από άλλα συστατικά του ματιού, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι μόλις πέντε φωτόνια ενεργοποίησαν πέντε ξεχωριστές ράβδους που έδιναν στους συμμετέχοντες μια αίσθηση φωτός.
Ποιο είναι το όριο του μικρότερου και πιο απομακρυσμένου που μπορούμε να δούμε;
Αυτό το γεγονός μπορεί να σας εκπλήξει: δεν υπάρχει κανένα εγγενές όριο για το πιο μικρό ή το πιο μακρινό πράγμα που μπορούμε να δούμε. Εφόσον αντικείμενα οποιουδήποτε μεγέθους, σε οποιαδήποτε απόσταση, μεταδίδουν φωτόνια στα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς, μπορούμε να τα δούμε.
«Το μόνο που ενδιαφέρει το μάτι είναι η ποσότητα του φωτός που χτυπά το μάτι», λέει ο Landy. - Ο συνολικός αριθμός φωτονίων. Μπορείτε να κάνετε μια πηγή φωτός γελοία μικρή και μακρινή, αλλά αν εκπέμπει ισχυρά φωτόνια, θα τη δείτε».
Για παράδειγμα, η συμβατική σοφία λέει ότι σε μια σκοτεινή, καθαρή νύχτα, μπορούμε να δούμε τη φλόγα ενός κεριού από απόσταση 48 χιλιομέτρων. Στην πράξη, φυσικά, τα μάτια μας απλά θα λούζονται με φωτόνια, οπότε τα περιπλανώμενα ελαφρά κβάντα από μεγάλες αποστάσεις απλά θα χαθούν σε αυτό το χάος. «Όταν αυξάνεις την ένταση του φόντου, αυξάνεται η ποσότητα φωτός που χρειάζεσαι για να δεις κάτι», λέει ο Landy.
Ο νυχτερινός ουρανός, με σκούρο φόντο γεμάτο αστέρια, είναι ένα εντυπωσιακό παράδειγμα του εύρους της όρασής μας. Τα αστέρια είναι τεράστια. πολλά από αυτά που βλέπουμε στον νυχτερινό ουρανό έχουν διάμετρο εκατομμυρίων χιλιομέτρων. Αλλά ακόμη και τα πλησιέστερα αστέρια απέχουν τουλάχιστον 24 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα από εμάς, και επομένως είναι τόσο μικρά για τα μάτια μας που δεν μπορείτε να τα διακρίνετε. Ωστόσο, τα βλέπουμε τόσο ισχυρά σημεία ακτινοβολίας φωτός όσο τα φωτόνια διασχίζουν κοσμικές αποστάσεις και χτυπούν τα μάτια μας.
Όλα τα μεμονωμένα αστέρια που βλέπουμε στον νυχτερινό ουρανό βρίσκονται στον γαλαξία μας -. Το πιο μακρινό αντικείμενο που μπορούμε να δούμε με γυμνό μάτι είναι έξω από τον δικό μας γαλαξία: ο γαλαξίας της Ανδρομέδας, που βρίσκεται 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. (Αν και αυτό είναι συζητήσιμο, ορισμένα άτομα ισχυρίζονται ότι μπορούν να δουν τον γαλαξία Triangulum σε έναν εξαιρετικά σκοτεινό νυχτερινό ουρανό, και είναι τρία εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, απλά πρέπει να λάβουν τα λόγια τους).
Τα τρισεκατομμύρια αστέρια στον γαλαξία της Ανδρομέδας, δεδομένης της απόστασής του, θολώνουν σε ένα αμυδρό λαμπερό κομμάτι του ουρανού. Κι όμως το μέγεθός του είναι κολοσσιαίο. Όσον αφορά το φαινομενικό μέγεθος, ακόμη και αν είναι πεμπτουσία χιλιομέτρων μακριά, αυτός ο γαλαξίας είναι έξι φορές πιο πλάτος από την πανσέληνο. Ωστόσο, τόσο λίγα φωτόνια φτάνουν στα μάτια μας που αυτό το ουράνιο τέρας είναι σχεδόν αόρατο.
Πόσο οξύ μπορεί να είναι η όραση;
Γιατί δεν μπορούμε να δούμε μεμονωμένα αστέρια στον γαλαξία της Ανδρομέδας; Τα όρια της οπτικής μας ανάλυσης ή οπτικής οξύτητας επιβάλλουν τους δικούς τους περιορισμούς. Η οπτική οξύτητα είναι η ικανότητα να διακρίνει κανείς λεπτομέρειες όπως κουκκίδες ή γραμμές ξεχωριστά μεταξύ τους, έτσι ώστε να μην συγχωνεύονται μεταξύ τους. Έτσι, μπορούμε να σκεφτούμε τα όρια της όρασης ως τον αριθμό των «σημείων» που μπορούμε να διακρίνουμε.
Τα όρια οπτικής οξύτητας τίθενται από διάφορους παράγοντες, όπως η απόσταση μεταξύ των κώνων και των ράβδων που βρίσκονται στον αμφιβληστροειδή. Σημαντική είναι επίσης η οπτική του ίδιου του βολβού του ματιού, η οποία, όπως έχουμε ήδη πει, εμποδίζει τη διείσδυση όλων των πιθανών φωτονίων σε φωτοευαίσθητα κύτταρα.
Θεωρητικά, μελέτες έχουν δείξει ότι το καλύτερο που μπορούμε να δούμε είναι περίπου 120 pixels ανά βαθμό τόξου, μια μονάδα γωνιακής μέτρησης. Μπορείτε να το σκεφτείτε ως μια ασπρόμαυρη σκακιέρα 60x60 που ταιριάζει στο νύχι ενός απλωμένου χεριού. «Είναι το πιο ξεκάθαρο μοτίβο που μπορείτε να δείτε», λέει ο Landy.
Ένα τεστ ματιών, όπως ένα τραπέζι με μικρά γράμματα, καθοδηγείται από τις ίδιες αρχές. Αυτά τα ίδια όρια ευκρίνειας εξηγούν γιατί δεν μπορούμε να διακρίνουμε και να εστιάσουμε σε ένα μόνο αμυδρό βιολογικό κύτταρο πλάτους λίγων μικρομέτρων.
Αλλά μην ξεγράψετε τον εαυτό σας. Ένα εκατομμύριο χρώματα, μεμονωμένα φωτόνια, γαλαξιακούς κόσμους εκατομμυρίων χιλιομέτρων μακριά - όχι και πολύ άσχημα για μια φυσαλίδα ζελέ στις κόγχες των ματιών μας, συνδεδεμένη με ένα σφουγγάρι 1,4 κιλών στο κρανίο μας.
Η επιφάνεια της Γης στο οπτικό σας πεδίο αρχίζει να καμπυλώνεται σε απόσταση περίπου 5 km. Αλλά η ευκρίνεια της ανθρώπινης όρασης σας επιτρέπει να δείτε πολλά πέρα από τον ορίζοντα. Αν δεν υπήρχε καμπυλότητα, θα μπορούσατε να δείτε τη φλόγα ενός κεριού 50 χιλιόμετρα μακριά σας.
Το εύρος της όρασης εξαρτάται από τον αριθμό των φωτονίων που εκπέμπονται από ένα μακρινό αντικείμενο. Τα 1.000.000.000.000 αστέρια σε αυτόν τον γαλαξία εκπέμπουν συλλογικά αρκετό φως ώστε αρκετές χιλιάδες φωτόνια να φτάσουν σε κάθε τετραγωνικό μίλι. βλέπε Γη. Αυτό είναι αρκετό για να διεγείρει τον αμφιβληστροειδή του ανθρώπινου ματιού.
Δεδομένου ότι είναι αδύνατο να ελεγχθεί η οξύτητα της ανθρώπινης όρασης ενώ βρισκόταν στη Γη, οι επιστήμονες κατέφυγαν σε μαθηματικούς υπολογισμούς. Βρήκαν ότι για να δουν φως που τρεμοπαίζει, χρειάζονται μεταξύ 5 και 14 φωτόνια για να χτυπήσουν τον αμφιβληστροειδή. Μια φλόγα κεριού σε απόσταση 50 km, λαμβάνοντας υπόψη τη σκέδαση του φωτός, δίνει αυτή την ποσότητα και ο εγκέφαλος αναγνωρίζει μια αδύναμη λάμψη.
Πώς να μάθετε κάτι προσωπικό για τον συνομιλητή από την εμφάνισή του
Μυστικά «κουκουβάγιες» που δεν γνωρίζουν οι «κορυγγάδες». Πώς λειτουργεί το brainmail - η μετάδοση μηνυμάτων από εγκέφαλο σε εγκέφαλο μέσω του Διαδικτύου Γιατί είναι απαραίτητη η πλήξη; «Magnet Man»: Πώς να γίνετε πιο χαρισματικοί και να προσελκύσετε κόσμο σε εσάς 25 αποσπάσματα για να ξυπνήσετε τον εσωτερικό σας μαχητή Πώς να αναπτύξετε την αυτοπεποίθηση Είναι δυνατόν να «καθαρίσουμε το σώμα από τις τοξίνες»; 5 λόγοι για τους οποίους οι άνθρωποι θα κατηγορούν πάντα το θύμα για ένα έγκλημα, όχι τον δράστη Πείραμα: ένας άντρας πίνει 10 κουτάκια κόλα την ημέρα για να αποδείξει τη βλάβη του
Λόγω του μεγάλου αριθμού σταδίων στη διαδικασία της οπτικής αντίληψης, τα μεμονωμένα χαρακτηριστικά του εξετάζονται από την άποψη διαφόρων επιστημών - οπτική (συμπεριλαμβανομένης της βιοφυσικής), ψυχολογία, φυσιολογία, χημεία (βιοχημεία). Σε κάθε στάδιο της αντίληψης, συμβαίνουν παραμορφώσεις, λάθη και αποτυχίες, αλλά ο ανθρώπινος εγκέφαλος επεξεργάζεται τις πληροφορίες που λαμβάνει και κάνει τις απαραίτητες προσαρμογές. Αυτές οι διαδικασίες είναι ασυνείδητης φύσης και υλοποιούνται σε μια πολυεπίπεδη αυτόνομη διόρθωση των παραμορφώσεων. Αυτό εξαλείφει τις σφαιρικές και χρωματικές εκτροπές, τα φαινόμενα τυφλού σημείου, πραγματοποιείται διόρθωση χρώματος, σχηματίζεται στερεοσκοπική εικόνα κ.λπ. Σε περιπτώσεις όπου η υποσυνείδητη επεξεργασία πληροφοριών είναι ανεπαρκής ή υπερβολική, προκύπτουν οπτικές ψευδαισθήσεις.
Φυσιολογία της ανθρώπινης όρασης
έγχρωμη όραση
Το ανθρώπινο μάτι περιέχει δύο τύπους φωτοευαίσθητων κυττάρων (φωτοϋποδοχείς): εξαιρετικά ευαίσθητες ράβδους υπεύθυνες για τη νυχτερινή όραση και λιγότερο ευαίσθητους κώνους που είναι υπεύθυνοι για την έγχρωμη όραση.
Το φως με διαφορετικά μήκη κύματος διεγείρει διαφορετικούς τύπους κώνων με διαφορετικό τρόπο. Για παράδειγμα, το κιτρινοπράσινο φως διεγείρει τους κώνους τύπου L και M εξίσου, αλλά διεγείρει τους κώνους τύπου S σε μικρότερο βαθμό. Το κόκκινο φως διεγείρει τους κώνους τύπου L πολύ πιο έντονα από τους κώνους τύπου M και οι κώνοι τύπου S δεν διεγείρουν σχεδόν καθόλου. Το πράσινο-μπλε φως διεγείρει τους υποδοχείς τύπου Μ περισσότερο από τον τύπο L και τους υποδοχείς τύπου S λίγο περισσότερο. το φως με αυτό το μήκος κύματος διεγείρει επίσης τις ράβδους πιο έντονα. Το βιολετί φως διεγείρει σχεδόν αποκλειστικά τους κώνους τύπου S. Ο εγκέφαλος αντιλαμβάνεται συνδυασμένες πληροφορίες από διαφορετικούς υποδοχείς, κάτι που παρέχει διαφορετική αντίληψη του φωτός με διαφορετικά μήκη κύματος.
Η χρωματική όραση σε ανθρώπους και πιθήκους ελέγχεται από γονίδια που κωδικοποιούν φωτοευαίσθητες πρωτεΐνες οψίνης. Σύμφωνα με τους υποστηρικτές της θεωρίας των τριών συστατικών, η παρουσία τριών διαφορετικών πρωτεϊνών που ανταποκρίνονται σε διαφορετικά μήκη κύματος είναι επαρκής για την αντίληψη του χρώματος. Τα περισσότερα θηλαστικά έχουν μόνο δύο από αυτά τα γονίδια, επομένως έχουν δίχρωμη όραση. Σε περίπτωση που ένα άτομο έχει δύο πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται από διαφορετικά γονίδια που είναι πολύ παρόμοια ή μια από τις πρωτεΐνες δεν συντίθεται, αναπτύσσεται αχρωματοψία. Ο N. N. Miklukho-Maclay διαπίστωσε ότι οι Παπούες της Νέας Γουινέας, που ζουν στο πυκνό της πράσινης ζούγκλας, δεν έχουν την ικανότητα να διακρίνουν το πράσινο.
Η ευαίσθητη στο κόκκινο φως οψίνη κωδικοποιείται στους ανθρώπους από το γονίδιο OPN1LW.
Άλλες ανθρώπινες οψίνες κωδικοποιούν τα γονίδια OPN1MW, OPN1MW2 και OPN1SW, τα δύο πρώτα από τα οποία κωδικοποιούν πρωτεΐνες που είναι ευαίσθητες στο φως σε μεσαία μήκη κύματος και η τρίτη είναι υπεύθυνη για την οψίνη που είναι ευαίσθητη στο τμήμα μικρού μήκους κύματος του φάσματος.
Η ανάγκη για τρεις τύπους οψινών για την έγχρωμη όραση έχει πρόσφατα αποδειχθεί σε πειράματα σε πιθήκους σκίουρου (saimiri), τα αρσενικά των οποίων θεραπεύτηκαν από τη συγγενή αχρωματοψία εισάγοντας το ανθρώπινο γονίδιο opsin OPN1LW στον αμφιβληστροειδή τους. Αυτή η εργασία (μαζί με παρόμοια πειράματα σε ποντίκια) έδειξε ότι ο ώριμος εγκέφαλος είναι σε θέση να προσαρμοστεί στις νέες αισθητηριακές δυνατότητες του ματιού.
Το γονίδιο OPN1LW, το οποίο κωδικοποιεί τη χρωστική ουσία που είναι υπεύθυνη για την αντίληψη του κόκκινου, είναι εξαιρετικά πολυμορφικό (85 αλληλόμορφα βρέθηκαν σε δείγμα 256 ατόμων σε πρόσφατη εργασία των Virrelli και Tishkov) και περίπου το 10% των γυναικών με δύο διαφορετικά αλληλόμορφα Αυτό το γονίδιο έχει στην πραγματικότητα έναν επιπλέον τύπο χρωματικών υποδοχέων και κάποιο βαθμό χρωματικής όρασης τεσσάρων συστατικών. Οι παραλλαγές στο γονίδιο OPN1MW, το οποίο κωδικοποιεί την «κιτρινοπράσινη» χρωστική ουσία, είναι σπάνιες και δεν επηρεάζουν τη φασματική ευαισθησία των υποδοχέων.
Το γονίδιο OPN1LW και τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για την αντίληψη του φωτός μέσου μήκους κύματος βρίσκονται σε σειρά στο χρωμόσωμα Χ και συχνά συμβαίνει μεταξύ τους μη ομόλογος ανασυνδυασμός ή μετατροπή γονιδίων. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να συμβεί σύντηξη γονιδίων ή αύξηση του αριθμού των αντιγράφων τους στο χρωμόσωμα. Τα ελαττώματα στο γονίδιο OPN1LW είναι η αιτία της μερικής αχρωματοψίας, της πρωτανωπίας.
Η τριών συστατικών θεωρία της έγχρωμης όρασης εκφράστηκε για πρώτη φορά το 1756 από τον M. V. Lomonosov, όταν έγραψε «για τα τρία θέματα του κάτω μέρους του ματιού». Εκατό χρόνια αργότερα, αναπτύχθηκε από τον Γερμανό επιστήμονα G. Helmholtz, ο οποίος δεν αναφέρει το περίφημο έργο του Lomonosov «On the Origin of Light», αν και δημοσιεύτηκε και παρουσιάστηκε εν συντομία στα γερμανικά.
Παράλληλα, υπήρχε μια αντίπαλη θεωρία του χρώματος από τον Ewald Hering. Αναπτύχθηκε από τους David H. Hubel και Torsten N. Wiesel. Έλαβαν το βραβείο Νόμπελ το 1981 για την ανακάλυψή τους.
Πρότειναν ότι ο εγκέφαλος δεν λαμβάνει καθόλου πληροφορίες για τα κόκκινα (R), τα πράσινα (G) και τα μπλε (Β) χρώματα (θεωρία χρώματος Jung-Helmholtz). Ο εγκέφαλος λαμβάνει πληροφορίες για τη διαφορά στη φωτεινότητα - για τη διαφορά μεταξύ της φωτεινότητας του λευκού (Y max) και του μαύρου (Y min), για τη διαφορά μεταξύ πράσινου και κόκκινου χρώματος (G - R), για τη διαφορά μεταξύ μπλε και κίτρινου χρώματα (B - κίτρινο) και κίτρινο (κίτρινο = R + G) είναι το άθροισμα του κόκκινου και του πράσινου, όπου τα R, G και B είναι η φωτεινότητα των στοιχείων χρώματος - κόκκινο, R, πράσινο, G και μπλε, B .
Έχουμε ένα σύστημα εξισώσεων - K h-b \u003d Y max - Y min. K gr \u003d G - R; K brg = B - R - G, όπου K b-w, K gr , K brg - συναρτήσεις των συντελεστών ισορροπίας λευκού για οποιονδήποτε φωτισμό. Στην πράξη, αυτό εκφράζεται στο γεγονός ότι οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται το χρώμα των αντικειμένων με τον ίδιο τρόπο κάτω από διαφορετικές πηγές φωτός (χρωματική προσαρμογή). Η αντίπαλη θεωρία γενικά εξηγεί καλύτερα το γεγονός ότι οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται το χρώμα των αντικειμένων με τον ίδιο τρόπο κάτω από εξαιρετικά διαφορετικές πηγές φωτός (προσαρμογή χρώματος), συμπεριλαμβανομένων διαφορετικών χρωμάτων πηγών φωτός στην ίδια σκηνή.
Αυτές οι δύο θεωρίες δεν είναι απολύτως συνεπείς μεταξύ τους. Ωστόσο, παρόλα αυτά, εξακολουθεί να θεωρείται ότι η θεωρία των τριών ερεθισμάτων λειτουργεί στο επίπεδο του αμφιβληστροειδούς, ωστόσο, οι πληροφορίες επεξεργάζονται και ο εγκέφαλος λαμβάνει δεδομένα που είναι ήδη συνεπή με τη θεωρία του αντιπάλου.
Διόφθαλμη και στερεοσκοπική όραση
Η συμβολή της κόρης στη ρύθμιση της ευαισθησίας του ματιού είναι εξαιρετικά ασήμαντη. Όλο το εύρος φωτεινότητας που μπορεί να αντιληφθεί ο οπτικός μας μηχανισμός είναι τεράστιο: από 10 −6 cd m² για ένα πλήρως προσαρμοσμένο στο σκοτάδι μάτι έως 106 cd m² για ένα πλήρως προσαρμοσμένο στο φως μάτι. Ο μηχανισμός για ένα τόσο μεγάλο εύρος ευαισθησίας έγκειται στην αποκατάσταση της αποσύνθεσης των φωτοευαίσθητων χρωστικών στους φωτοϋποδοχείς του αμφιβληστροειδούς - κώνοι και ράβδοι.
Η ευαισθησία του ματιού εξαρτάται από την πληρότητα της προσαρμογής, από την ένταση της φωτεινής πηγής, το μήκος κύματος και τις γωνιακές διαστάσεις της πηγής, καθώς και από τη διάρκεια του ερεθίσματος. Η ευαισθησία του οφθαλμού μειώνεται με την ηλικία λόγω της επιδείνωσης των οπτικών ιδιοτήτων του σκληρού χιτώνα και της κόρης, καθώς και της σύνδεσης του υποδοχέα της αντίληψης.
Η μέγιστη ευαισθησία στο φως της ημέρας βρίσκεται στα 555-556 nm και το ασθενές βράδυ / νύχτα μετατοπίζεται προς το ιώδες άκρο του ορατού φάσματος και είναι ίση με 510 nm (κυμαίνεται μεταξύ 500-560 nm κατά τη διάρκεια της ημέρας). Αυτό εξηγείται (η εξάρτηση της όρασης ενός ατόμου από τις συνθήκες φωτισμού όταν αντιλαμβάνεται πολύχρωμα αντικείμενα, η αναλογία της φαινομενικής φωτεινότητάς τους - το φαινόμενο Purkinje) από δύο τύπους φωτοευαίσθητων στοιχείων του ματιού - σε έντονο φως, όραση πραγματοποιείται κυρίως με κώνους και σε αδύναμο φως χρησιμοποιούνται κατά προτίμηση μόνο μπαστούνια.
Οπτική οξύτητα
Η ικανότητα διαφορετικών ανθρώπων να βλέπουν μεγαλύτερες ή μικρότερες λεπτομέρειες ενός αντικειμένου από την ίδια απόσταση με το ίδιο σχήμα του βολβού του ματιού και την ίδια διαθλαστική δύναμη του συστήματος διόπτρας του ματιού οφείλεται στη διαφορά στην απόσταση μεταξύ των ευαίσθητων στοιχείων του αμφιβληστροειδούς και ονομάζεται οπτική οξύτητα.
Η οπτική οξύτητα είναι η ικανότητα του ματιού να αντιλαμβάνεται χωριστάδύο σημεία που βρίσκονται σε κάποια απόσταση το ένα από το άλλο ( λεπτομέρεια, λεπτόκοκκος, ανάλυση). Το μέτρο της οπτικής οξύτητας είναι η γωνία θέασης, δηλαδή η γωνία που σχηματίζεται από τις ακτίνες που εκπέμπονται από τις άκρες του εν λόγω αντικειμένου (ή από δύο σημεία ΕΝΑκαι σι) στο κομβικό σημείο ( κ) μάτια. Η οπτική οξύτητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της οπτικής γωνίας, δηλαδή όσο μικρότερη είναι τόσο μεγαλύτερη είναι η οπτική οξύτητα. Κανονικά, το ανθρώπινο μάτι είναι ικανό χωριστάαντιλαμβάνονται αντικείμενα, η γωνιακή απόσταση μεταξύ των οποίων δεν είναι μικρότερη από 1 ′ (1 λεπτό).
Η οπτική οξύτητα είναι μια από τις πιο σημαντικές λειτουργίες της όρασης. Η ανθρώπινη οπτική οξύτητα περιορίζεται από τη δομή της. Το ανθρώπινο μάτι, σε αντίθεση με τα μάτια των κεφαλόποδων, για παράδειγμα, είναι ένα ανεστραμμένο όργανο, δηλαδή, τα ευαίσθητα στο φως κύτταρα βρίσκονται κάτω από ένα στρώμα νεύρων και αιμοφόρων αγγείων.
Η οπτική οξύτητα εξαρτάται από το μέγεθος των κώνων που βρίσκονται στην περιοχή της ωχράς κηλίδας, τον αμφιβληστροειδή, καθώς και από διάφορους παράγοντες: διάθλαση του ματιού, πλάτος κόρης, διαφάνεια κερατοειδούς, φακό (και ελαστικότητά του) , υαλοειδές σώμα (που αποτελούν τη διαθλαστική συσκευή), η κατάσταση του αμφιβληστροειδούς και του οπτικού νεύρου, η ηλικία.
Η οπτική οξύτητα και/ή η ευαισθησία στο φως συχνά αναφέρεται επίσης ως η ικανότητα επίλυσης του γυμνού ματιού ( επίλυσης ισχύος).
γραμμή της όρασης
Περιφερική όραση (οπτικό πεδίο) - προσδιορίστε τα όρια του οπτικού πεδίου όταν τα προβάλλετε σε μια σφαιρική επιφάνεια (χρησιμοποιώντας την περίμετρο). Το οπτικό πεδίο είναι ο χώρος που γίνεται αντιληπτός από το μάτι όταν το βλέμμα είναι σταθερό. Το οπτικό πεδίο είναι συνάρτηση των περιφερειακών τμημάτων του αμφιβληστροειδούς. η κατάστασή του καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ικανότητα ενός ατόμου να πλοηγείται ελεύθερα στο διάστημα.
Οι αλλαγές στο οπτικό πεδίο προκαλούνται από οργανικές ή/και λειτουργικές ασθένειες του οπτικού αναλυτή: αμφιβληστροειδής, οπτικό νεύρο, οπτική οδός, κεντρικό νευρικό σύστημα. Οι παραβιάσεις του οπτικού πεδίου εκδηλώνονται είτε με στένωση των ορίων του (εκφρασμένα σε μοίρες ή γραμμικές τιμές), είτε με απώλεια των επιμέρους τμημάτων του (ημιανοψία), εμφάνιση σκοτώματος.
διόπτρα
Κοιτάζοντας ένα αντικείμενο και με τα δύο μάτια, το βλέπουμε μόνο όταν οι άξονες όρασης των ματιών σχηματίζουν μια τέτοια γωνία σύγκλισης (σύγκλιση) στην οποία λαμβάνονται συμμετρικές καθαρές εικόνες στους αμφιβληστροειδή σε ορισμένα αντίστοιχα σημεία της ευαίσθητης κίτρινης κηλίδας (fovea centralis). Χάρη σε αυτή τη διόπτικη όραση, όχι μόνο κρίνουμε τη σχετική θέση και την απόσταση των αντικειμένων, αλλά και αντιλαμβανόμαστε την ανακούφιση και τον όγκο.
Τα κύρια χαρακτηριστικά της διόφθαλμης όρασης είναι η παρουσία στοιχειώδους διόφθαλμου, βάθους και στερεοσκοπικής όρασης, οξύτητα στερεοσκοπικής όρασης και εφεδρεία σύντηξης.
Η παρουσία στοιχειώδους διόφθαλμης όρασης ελέγχεται με διαίρεση κάποιας εικόνας σε θραύσματα, μερικά από τα οποία παρουσιάζονται στο αριστερό και μερικά στο δεξί μάτι. Ένας παρατηρητής έχει στοιχειώδη διόφθαλμη όραση εάν είναι σε θέση να συνθέσει μια μοναδική πρωτότυπη εικόνα από θραύσματα.
Η παρουσία βαθιάς όρασης ελέγχεται παρουσιάζοντας σιλουέτα και στερεοσκοπικά - τυχαίας κουκκίδας στερεογράμματα, τα οποία θα πρέπει να κάνουν τον παρατηρητή να βιώσει μια συγκεκριμένη εμπειρία βάθους, η οποία διαφέρει από την εντύπωση της χωρικότητας με βάση τα μονόφθαλμα χαρακτηριστικά.
Η ευκρίνεια της στερεοσκοπικής όρασης είναι το αντίστροφο του κατωφλίου της στερεοσκοπικής αντίληψης. Το κατώφλι της στερεοσκοπικής αντίληψης είναι η ελάχιστη ανιχνεύσιμη διαφορά (γωνιακή μετατόπιση) μεταξύ τμημάτων ενός στερεογράμματος. Για τη μέτρησή του, χρησιμοποιείται η αρχή, η οποία είναι η εξής. Τρία ζεύγη μορφών παρουσιάζονται χωριστά στο αριστερό και στο δεξί μάτι του παρατηρητή. Σε ένα από τα ζευγάρια, οι θέσεις των φιγούρων συμπίπτουν, στα άλλα δύο, ένα από τα σχήματα μετατοπίζεται οριζόντια κατά μια ορισμένη απόσταση. Το υποκείμενο καλείται να υποδείξει τους αριθμούς που είναι διατεταγμένοι σε αύξουσα σειρά σχετικής απόστασης. Εάν τα στοιχεία είναι στη σωστή σειρά, τότε το επίπεδο της δοκιμής αυξάνεται (η ανισότητα μειώνεται), εάν όχι, η διαφορά αυξάνεται.
Αποθέματα σύντηξης - συνθήκες υπό τις οποίες υπάρχει πιθανότητα κινητήριας σύντηξης του στερεογράμματος. Τα αποθέματα σύντηξης καθορίζονται από τη μέγιστη διαφορά μεταξύ των τμημάτων ενός στερεογράμματος, στο οποίο εξακολουθεί να γίνεται αντιληπτό ως τρισδιάστατη εικόνα. Για τη μέτρηση των αποθεμάτων σύντηξης, χρησιμοποιείται η αρχή αντίθετη από αυτή που χρησιμοποιείται στη μελέτη της οξύτητας στερεοσκοπικής όρασης. Για παράδειγμα, ζητείται από το θέμα να συνδυάσει δύο κάθετες ρίγες σε μία εικόνα, η μία από τις οποίες είναι ορατή στο αριστερό και η άλλη στο δεξί μάτι. Ταυτόχρονα, ο πειραματιστής αρχίζει να διαχωρίζει σιγά σιγά τις ζώνες, πρώτα με συγκλίνουσες και μετά με αποκλίνουσα ανισότητα. Η εικόνα αρχίζει να χωρίζεται στα δύο στην τιμή διαφοράς , που χαρακτηρίζει το απόθεμα σύντηξης του παρατηρητή.
Η διόφθαλμη μπορεί να μειωθεί στον στραβισμό και σε ορισμένες άλλες οφθαλμικές παθήσεις. Με σοβαρή κόπωση, μπορεί να εμφανιστεί προσωρινός στραβισμός, που προκαλείται από την απενεργοποίηση του οδηγούμενου ματιού.
Ευαισθησία αντίθεσης
Ευαισθησία αντίθεσης - η ικανότητα ενός ατόμου να βλέπει αντικείμενα που διαφέρουν ελαφρώς σε φωτεινότητα από το φόντο. Η ευαισθησία αντίθεσης αξιολογείται χρησιμοποιώντας ημιτονοειδείς σχάρες. Η αύξηση του ορίου ευαισθησίας σκιαγραφικού μπορεί να είναι σημάδι μιας σειράς οφθαλμικών παθήσεων και επομένως η μελέτη του μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διάγνωση.
Προσαρμογή όρασης
Οι παραπάνω ιδιότητες της όρασης σχετίζονται στενά με την ικανότητα προσαρμογής του ματιού. Προσαρμογή του ματιού - η προσαρμογή της όρασης σε διαφορετικές συνθήκες φωτισμού. Η προσαρμογή συμβαίνει σε αλλαγές στον φωτισμό (διάκριση μεταξύ προσαρμογής στο φως και στο σκοτάδι), στα χρωματικά χαρακτηριστικά του φωτισμού (η ικανότητα να αντιλαμβάνονται τα λευκά αντικείμενα ως λευκά ακόμη και με μια σημαντική αλλαγή στο φάσμα του προσπίπτοντος φωτός).
Η προσαρμογή στο φως συμβαίνει γρήγορα και τελειώνει μέσα σε 5 λεπτά, η προσαρμογή του ματιού στο σκοτάδι είναι μια πιο αργή διαδικασία. Η ελάχιστη φωτεινότητα που προκαλεί την αίσθηση του φωτός καθορίζει την ευαισθησία του ματιού στο φως. Το τελευταίο αυξάνεται ραγδαία στα πρώτα 30 λεπτά. μείνε στο σκοτάδι, η αύξησή του πρακτικά τελειώνει σε 50-60 λεπτά. Η προσαρμογή του ματιού στο σκοτάδι μελετάται με τη χρήση ειδικών συσκευών - προσαρμοστών.
Μείωση της προσαρμογής του ματιού στο σκοτάδι παρατηρείται σε ορισμένες οφθαλμικές παθήσεις (μελαγχρωστική αμφιβληστροειδίτιδα, γλαύκωμα) και γενικές (Α-αβιταμίνωση).
Η προσαρμογή εκδηλώνεται επίσης στην ικανότητα της όρασης να αντισταθμίζει μερικώς ελαττώματα στην ίδια την οπτική συσκευή (οπτικά ελαττώματα του φακού, ελαττώματα αμφιβληστροειδούς, σκοτώματα κ.λπ.)
Ψυχολογία οπτικής αντίληψης
ελαττώματα όρασης
Το πιο τεράστιο μειονέκτημα είναι η ασαφής, ασαφής ορατότητα κοντινών ή μακρινών αντικειμένων.
ελαττώματα φακού
πρεσβυωπία
Η υπερμετρωπία ονομάζεται μια τέτοια ανωμαλία διάθλασης, στην οποία οι ακτίνες φωτός που εισέρχονται στο μάτι δεν εστιάζονται στον αμφιβληστροειδή, αλλά πίσω από αυτόν. Σε ελαφριές μορφές του ματιού με καλό περιθώριο προσαρμογής, αντισταθμίζει την οπτική ανεπάρκεια αυξάνοντας την καμπυλότητα του φακού με τον ακτινωτό μυ.
Με ισχυρότερη υπερμετρωπία (3 διοπτρίες και άνω), η όραση είναι κακή όχι μόνο κοντά, αλλά και μακριά και το μάτι δεν είναι σε θέση να αντισταθμίσει μόνο του το ελάττωμα. Η υπερμετρωπία είναι συνήθως συγγενής και δεν εξελίσσεται (συνήθως μειώνεται από τη σχολική ηλικία).
Με υπερμετρωπία, τα γυαλιά συνταγογραφούνται για ανάγνωση ή συνεχή χρήση. Για τα γυαλιά επιλέγονται συγκλίνοντες φακοί (μετακινούν την εστίαση προς τα εμπρός στον αμφιβληστροειδή), με τη χρήση των οποίων η όραση του ασθενούς γίνεται η καλύτερη.
Κάπως διαφορετικό από την υπερμετρωπία, την πρεσβυωπία ή τη γεροντική υπερμετρωπία. Η πρεσβυωπία αναπτύσσεται λόγω της απώλειας της ελαστικότητας του φακού (που είναι φυσιολογικό αποτέλεσμα της ανάπτυξής του). Αυτή η διαδικασία ξεκινά ήδη από τη σχολική ηλικία, αλλά ένα άτομο συνήθως παρατηρεί μείωση της κοντινής όρασης μετά την ηλικία των 40 ετών. (Αν και σε ηλικία 10 ετών, τα εμμετρικά παιδιά μπορούν να διαβάσουν σε απόσταση 7 cm, στα 20 - ήδη τουλάχιστον 10 cm, και στα 30 - 14 cm, κ.ο.κ.) Η γεροντική υπερμετρωπία αναπτύσσεται σταδιακά και με την ηλικία των 65-70 ένα άτομο χάνει ήδη εντελώς την ικανότητα προσαρμογής, η ανάπτυξη της πρεσβυωπίας έχει ολοκληρωθεί.
Μυωπία
Η μυωπία είναι μια ανωμαλία της διάθλασης του ματιού, κατά την οποία η εστίαση μετακινείται προς τα εμπρός και μια ήδη αποεστιασμένη εικόνα πέφτει στον αμφιβληστροειδή. Με τη μυωπία, το περαιτέρω σημείο καθαρής όρασης βρίσκεται εντός 5 μέτρων (κανονικά βρίσκεται στο άπειρο). Η μυωπία είναι ψευδής (όταν, λόγω υπερέντασης του βλεφαροφόρου μυός, εμφανίζεται ο σπασμός του, με αποτέλεσμα η καμπυλότητα του φακού να παραμένει πολύ μεγάλη για μακρινή όραση) και αληθινή (όταν ο βολβός του ματιού αυξάνεται στον πρόσθιο-οπίσθιο άξονα). Σε ήπιες περιπτώσεις, τα μακρινά αντικείμενα θολώνουν ενώ τα κοντινά αντικείμενα παραμένουν αιχμηρά (το πιο απομακρυσμένο σημείο καθαρής όρασης βρίσκεται αρκετά μακριά από τα μάτια). Σε περιπτώσεις υψηλής μυωπίας, παρατηρείται σημαντική μείωση της όρασης. Ξεκινώντας από περίπου −4 διόπτρες, ένα άτομο χρειάζεται γυαλιά τόσο για απόσταση όσο και για κοντινή απόσταση (διαφορετικά, το εν λόγω αντικείμενο πρέπει να είναι πολύ κοντά στα μάτια).
Στην εφηβεία, η μυωπία συχνά εξελίσσεται (τα μάτια καταπονούνται συνεχώς για να δουλέψουν κοντά, γι' αυτό το μάτι μεγαλώνει αντισταθμιστικά σε μήκος). Η εξέλιξη της μυωπίας μερικές φορές παίρνει κακοήθη μορφή, κατά την οποία η όραση μειώνεται κατά 2-3 διόπτρες ετησίως, παρατηρείται τέντωμα του σκληρού χιτώνα και εμφανίζονται δυστροφικές αλλαγές στον αμφιβληστροειδή. Σε σοβαρές περιπτώσεις, υπάρχει κίνδυνος αποκόλλησης του υπερτεταμένου αμφιβληστροειδούς κατά τη διάρκεια σωματικής άσκησης ή ξαφνικής πρόσκρουσης. Η διακοπή της εξέλιξης της μυωπίας συμβαίνει συνήθως στην ηλικία των 22-25 ετών, όταν το σώμα σταματά να αναπτύσσεται. Με ταχεία εξέλιξη, η όραση μέχρι εκείνη τη στιγμή πέφτει σε -25 διόπτρες και κάτω, ακρωτηριάζοντας πολύ τα μάτια και διαταράσσοντας απότομα την ποιότητα της μακρινής και κοντινής όρασης (το μόνο που βλέπει ένα άτομο είναι θολά περιγράμματα χωρίς λεπτομερή όραση) και τέτοιες αποκλίσεις είναι Τα πολύ είναι δύσκολο να διορθωθούν πλήρως με την οπτική: τα χοντρά γυαλιά γυαλιών δημιουργούν έντονες παραμορφώσεις και μειώνουν τα αντικείμενα οπτικά, γι' αυτό το άτομο δεν βλέπει αρκετά καλά ακόμη και με γυαλιά. Σε τέτοιες περιπτώσεις, το καλύτερο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με τη βοήθεια διόρθωσης επαφής.
Παρά το γεγονός ότι εκατοντάδες επιστημονικές και ιατρικές εργασίες έχουν αφιερωθεί στο θέμα της αναστολής της εξέλιξης της μυωπίας, δεν υπάρχουν ακόμη στοιχεία για την αποτελεσματικότητα οποιασδήποτε μεθόδου θεραπείας της προοδευτικής μυωπίας, συμπεριλαμβανομένης της χειρουργικής επέμβασης (σκληροπλαστική). Υπάρχουν ενδείξεις για μια μικρή αλλά στατιστικά σημαντική μείωση του ρυθμού αύξησης της μυωπίας στα παιδιά με τη χρήση οφθαλμικών σταγόνων ατροπίνης και (δεν διατίθεται στη Ρωσία) γέλης ματιών πιρενζιπίνης.
Με τη μυωπία, συχνά καταφεύγουν στη διόρθωση της όρασης με λέιζερ (κρούση στον κερατοειδή χιτώνα με δέσμη λέιζερ προκειμένου να μειωθεί η καμπυλότητά του). Αυτή η μέθοδος διόρθωσης δεν είναι απολύτως ασφαλής, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις είναι δυνατό να επιτευχθεί σημαντική βελτίωση της όρασης μετά την επέμβαση.
Τα ελαττώματα της μυωπίας και της υπερμετρωπίας μπορούν να ξεπεραστούν με γυαλιά ή μαθήματα γυμναστικής αποκατάστασης, όπως άλλα διαθλαστικά σφάλματα.
Αστιγματισμός
Ο αστιγματισμός είναι ένα ελάττωμα στην οπτική του ματιού, που προκαλείται από ακανόνιστο σχήμα του κερατοειδούς και (ή) του φακού. Σε όλους τους ανθρώπους, το σχήμα του κερατοειδούς και του φακού διαφέρει από το ιδανικό σώμα περιστροφής (δηλαδή όλοι οι άνθρωποι έχουν αστιγματισμό του ενός ή του άλλου βαθμού). Σε σοβαρές περιπτώσεις, το τέντωμα κατά μήκος ενός από τους άξονες μπορεί να είναι πολύ ισχυρό, επιπλέον, ο κερατοειδής μπορεί να έχει ελαττώματα καμπυλότητας που προκαλούνται από άλλες αιτίες (τραύματα, μολυσματικές ασθένειες κ.λπ.). Με τον αστιγματισμό, οι ακτίνες φωτός διαθλώνται με διαφορετική ισχύ σε διαφορετικούς μεσημβρινούς, με αποτέλεσμα η εικόνα να παραμορφώνεται και μερικές φορές να είναι ασαφής. Σε σοβαρές περιπτώσεις, η παραμόρφωση είναι τόσο έντονη που μειώνει σημαντικά την ποιότητα της όρασης.
Ο αστιγματισμός είναι εύκολο να διαγνωστεί εξετάζοντας με το ένα μάτι ένα φύλλο χαρτιού με σκούρες παράλληλες γραμμές - περιστρέφοντας ένα τέτοιο φύλλο, ο αστιγματιστής θα παρατηρήσει ότι οι σκούρες γραμμές είτε είναι θολές είτε γίνονται πιο καθαρές. Οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν συγγενή αστιγματισμό έως και 0,5 διόπτρες, που δεν φέρνει ενόχληση.
Αυτό το ελάττωμα αντισταθμίζεται από γυαλιά με κυλινδρικούς φακούς με διαφορετική οριζόντια και κάθετη καμπυλότητα και φακούς επαφής (σκληρούς ή μαλακούς τορικούς), καθώς και με φακούς γυαλιών με διαφορετική οπτική ισχύ σε διαφορετικούς μεσημβρινούς.
ελαττώματα του αμφιβληστροειδούς
αχρωματοψία
Εάν η αντίληψη ενός από τα τρία βασικά χρώματα πέσει έξω ή εξασθενήσει στον αμφιβληστροειδή, τότε το άτομο δεν αντιλαμβάνεται κανένα χρώμα. Υπάρχουν "αχρωματοψία" για το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε-ιώδες. Σπάνια εμφανίζεται ζευγαρωτή ή ακόμη και πλήρης αχρωματοψία. Πιο συχνά υπάρχουν άνθρωποι που δεν μπορούν να ξεχωρίσουν το κόκκινο από το πράσινο. Αντιλαμβάνονται αυτά τα χρώματα ως γκρι. Μια τέτοια έλλειψη όρασης ονομάστηκε αχρωματοψία - από τον Άγγλο επιστήμονα D. Dalton, ο οποίος έπασχε και ο ίδιος από μια τέτοια διαταραχή της έγχρωμης όρασης και την περιέγραψε για πρώτη φορά.
Η αχρωματοψία είναι ανίατη, κληρονομική (συνδέεται με το χρωμόσωμα Χ). Μερικές φορές εμφανίζεται μετά από κάποιες οφθαλμικές και νευρικές παθήσεις.
Τα αχρωματοψία δεν επιτρέπεται να εργάζονται σχετικά με την οδήγηση οχημάτων σε δημόσιους δρόμους. Η καλή αντίληψη των χρωμάτων είναι πολύ σημαντική για τους ναυτικούς, τους πιλότους, τους χημικούς, τους καλλιτέχνες, επομένως, για ορισμένα επαγγέλματα, η χρωματική όραση ελέγχεται χρησιμοποιώντας ειδικούς πίνακες.
σκότωμα
Scottoma (γρ. σκωτός- σκοτάδι) - ένα ελάττωμα που μοιάζει με κηλίδα στο οπτικό πεδίο του ματιού, που προκαλείται από ασθένεια στον αμφιβληστροειδή, ασθένειες του οπτικού νεύρου, γλαύκωμα. Πρόκειται για περιοχές (εντός του οπτικού πεδίου) στις οποίες η όραση είναι σημαντικά μειωμένη ή απουσιάζει. Μερικές φορές ένα τυφλό σημείο ονομάζεται σκότωμα - μια περιοχή στον αμφιβληστροειδή που αντιστοιχεί στην κεφαλή του οπτικού νεύρου (το λεγόμενο φυσιολογικό σκότωμα).
Απόλυτο σκότωμα. απόλυτα σκοτώματα) - μια περιοχή στην οποία απουσιάζει η όραση. Σχετικό σκότωμα (Αγγλικά) σχετικό σκότωμα) - μια περιοχή στην οποία η όραση μειώνεται σημαντικά.
Είναι δυνατόν να υποθέσουμε την παρουσία σκοτώματος διενεργώντας ανεξάρτητα μια μελέτη χρησιμοποιώντας τη δοκιμή Amsler.
Η επιφάνεια της Γης καμπυλώνει και εξαφανίζεται από το οπτικό πεδίο σε απόσταση 5 χιλιομέτρων. Αλλά η οξύτητα της όρασής μας μας επιτρέπει να δούμε πολύ πέρα από τον ορίζοντα. Εάν η Γη ήταν επίπεδη, ή αν στεκόσασταν στην κορυφή ενός βουνού και κοιτούσατε μια πολύ μεγαλύτερη περιοχή του πλανήτη από το συνηθισμένο, θα μπορούσατε να δείτε λαμπερά φώτα εκατοντάδες μίλια μακριά. Σε μια σκοτεινή νύχτα, μπορούσες να δεις ακόμη και τη φλόγα ενός κεριού που βρίσκεται 48 χιλιόμετρα μακριά σου.
Το πόσο μακριά μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι εξαρτάται από το πόσα σωματίδια φωτός, ή φωτόνια, εκπέμπει το μακρινό αντικείμενο. Το πιο μακρινό αντικείμενο που είναι ορατό με γυμνό μάτι είναι το νεφέλωμα της Ανδρομέδας, που βρίσκεται σε τεράστια απόσταση 2,6 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Ένα τρισεκατομμύριο αστέρια σε αυτόν τον γαλαξία εκπέμπουν αρκετό φως συνολικά ώστε αρκετές χιλιάδες φωτόνια να συγκρούονται με κάθε τετραγωνικό εκατοστό της επιφάνειας της γης κάθε δευτερόλεπτο. Σε μια σκοτεινή νύχτα, αυτή η ποσότητα είναι αρκετή για να ενεργοποιήσει τον αμφιβληστροειδή.
Το 1941, ο ειδικός της όρασης Selig Hecht και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο της Κολούμπια έκαναν αυτό που εξακολουθεί να θεωρείται αξιόπιστο μέτρο του απόλυτου ορίου της όρασης - τον ελάχιστο αριθμό φωτονίων που πρέπει να εισέλθουν στον αμφιβληστροειδή για να προκαλέσουν επίγνωση της οπτικής αντίληψης. Το πείραμα έθεσε ένα κατώφλι υπό ιδανικές συνθήκες: τα μάτια των συμμετεχόντων είχαν χρόνο να προσαρμοστούν πλήρως στο απόλυτο σκοτάδι, η μπλε-πράσινη λάμψη του φωτός που ενεργούσε ως ερέθισμα είχε μήκος κύματος 510 νανόμετρα (στο οποίο τα μάτια είναι πιο ευαίσθητα). και το φως κατευθυνόταν στο περιφερειακό άκρο του αμφιβληστροειδούς, γεμάτο με ράβδους που αναγνωρίζουν το φως.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, για να μπορέσουν οι συμμετέχοντες στο πείραμα να αναγνωρίσουν μια τέτοια λάμψη φωτός σε περισσότερες από τις μισές περιπτώσεις, από 54 έως 148 φωτόνια έπρεπε να πέσουν στους βολβούς των ματιών. Με βάση τις μετρήσεις της απορρόφησης του αμφιβληστροειδούς, οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι κατά μέσο όρο 10 φωτόνια απορροφώνται πραγματικά από ανθρώπινες ράβδους αμφιβληστροειδούς. Έτσι, η απορρόφηση 5-14 φωτονίων ή, αντίστοιχα, η ενεργοποίηση 5-14 ράβδων, δείχνει στον εγκέφαλο ότι κάτι βλέπετε.
«Αυτός είναι πράγματι ένας πολύ μικρός αριθμός χημικών αντιδράσεων», σημείωσαν ο Hecht και οι συνεργάτες του σε ένα έγγραφο σχετικά με το πείραμα.
Λαμβάνοντας υπόψη το απόλυτο κατώφλι, τη φωτεινότητα μιας φλόγας κεριού και την εκτιμώμενη απόσταση στην οποία ένα φωτεινό αντικείμενο εξασθενεί, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ένα άτομο μπορεί να διακρίνει το αχνό τρεμόπαιγμα μιας φλόγας κεριού σε απόσταση 48 χιλιομέτρων.
Αντικείμενα στο μέγεθος ενός ατόμου διακρίνονται ως εκτεταμένα σε απόσταση μόνο περίπου 3 χιλιομέτρων. Συγκριτικά, σε αυτή την απόσταση, θα μπορούσαμε να διακρίνουμε καθαρά τους δύο προβολείς ενός αυτοκινήτου.Αλλά σε ποια απόσταση μπορούμε να αναγνωρίσουμε ότι το αντικείμενο είναι κάτι περισσότερο από ένα τρεμόπαιγμα φωτός; Προκειμένου ένα αντικείμενο να εμφανίζεται χωρικά εκτεταμένο, και όχι ως σημείο, το φως από αυτό πρέπει να ενεργοποιήσει τουλάχιστον δύο παρακείμενους κώνους αμφιβληστροειδούς - τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για την έγχρωμη όραση. Στην ιδανική περίπτωση, το αντικείμενο θα πρέπει να βρίσκεται σε γωνία τουλάχιστον 1 λεπτού τόξου, ή ένα έκτο της μοίρας, για να διεγείρει γειτονικούς κώνους. Αυτό το γωνιακό μέτρο παραμένει το ίδιο ανεξάρτητα από το αν το αντικείμενο είναι κοντά ή μακριά (το μακρινό αντικείμενο πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερο για να βρίσκεται στην ίδια γωνία με το κοντινό). Η Πανσέληνος βρίσκεται σε γωνία 30 λεπτών τόξου, ενώ η Αφροδίτη είναι μόλις ορατή ως εκτεταμένο αντικείμενο σε γωνία περίπου 1 λεπτού τόξου.
