Koju veličinu razmaka vidi ljudsko oko? Nadzor i vidljivost
Površina Zemlje ograničava naš vid na udaljenost od 3,1 milje ili 5 kilometara. Međutim, naša vidna oštrina ide daleko izvan horizonta. Da je Zemlja ravna ili da stojite na vrhu planine, sa širim horizontom nego u običnom životu, mogli biste vidjeti udaljene objekte desetke kilometara daleko. U mračnoj noći čak se moglo vidjeti kako gori svijeća udaljena 50 km.
Koliko daleko ljudsko oko može vidjeti ovisi o tome koliko čestica svjetlosti ili fotona, kako ih nazivamo, emitira udaljeni objekt. Najudaljeniji objekt od Zemlje koji možemo vidjeti golim okom je galaksija Andromeda, koja se nalazi na nezamislivih 2,6 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje. Zajedno, 1 trilijun zvijezda galaksije emitira dovoljno svjetla da pokrije svaki kvadratni centimetar našeg planeta s nekoliko tisuća fotona u sekundi. U tamnoj noći, takav svijetli sjaj posebno je jasno vidljiv našem pogledu, usmjerenom u beskrajno nebo.
Godine 1941. optički znanstvenik Selig Hecht i njegovi kolege sa Sveučilišta Columbia došli su do otkrića koje se još uvijek smatra najpouzdanijim načinom mjerenja "apsolutnog praga" ljudskog vida - minimalnog broja fotona potrebnih našoj mrežnici za pouzdanu vizualnu percepciju. Eksperiment kojim su se testirale granice našeg vida proveden je u idealnim uvjetima: oči dobrovoljaca imale su dovoljno vremena da se prilagode mrklom mraku, duljina snopa plavo-zelenog svjetlosnog vala (na koji su naše oči najosjetljivije) iznosio 510 nanometara, svjetlost je bila usmjerena na periferiju naše mrežnice, područje oka koje je najzasićenije stanicama osjetljivim na svjetlost.
Znanstvenici su utvrdili da bi oko sudionika u eksperimentu moglo uhvatiti takav snop svjetlosti, njegova snaga mora biti od 54 do 148 fotona. Na temelju mjerenja količine svjetlosti koju apsorbira mrežnica, znanstvenici su izračunali da su optičke šipke apsorbirale 10 fotona. Dakle, apsorpcija 5 do 14 fotona, ili aktivacija 5 do 14 optičkih štapića, već govori vašem mozgu da nešto vidite.
"Ovo je prilično mali broj kemijskih reakcija", zaključili su Hecht i njegovi kolege u svom znanstvenom radu o temi studije.
Uzimajući u obzir veličinu apsolutnog praga vizualne percepcije i stupanj izumiranja svjetlosti koju emitira predmet, znanstvenici su zaključili da svjetlost goruće svijeće, pod idealnim uvjetima, može biti vidljiva ljudskom oku na daljinu. od 50 km.
Ali koliko daleko možemo vidjeti objekt ako je on puno više od pukog treptaja svjetla? Da bi naše oko razaznalo prostorni, a ne samo točkasti objekt, svjetlost koju on emitira mora stimulirati najmanje dvije susjedne stožaste stanice – one su odgovorne za reprodukciju boja. U idealnim uvjetima, objekt bi trebao biti vidljiv pod kutom od 1 minute, ili 1/16 stupnja, da bi ga stanice čunjića mogle vidjeti. (Ova vrijednost kuta je istinita bez obzira na to koliko je objekt udaljen. Udaljeni objekti bi trebali biti puno veći da bude vidljiv kao i objekti u blizini).
Pun Mjesec ima kutnu vrijednost od 30 minuta, dok je Venera, s kutnom vrijednošću od 1 minute, jedva primjetna.
Objekti poznati ljudskoj percepciji vidljivi su na udaljenosti od oko 3 km. Na primjer, na ovoj udaljenosti jedva razlikujemo svjetla automobila.
Od viđenja dalekih galaksija udaljenih svjetlosnim godinama do opažanja nevidljivih boja, BBC-jev novinar Adam Hadhazy objašnjava zašto vaše oči mogu činiti nevjerojatne stvari. Razgledaj okolo. Što vidiš? Sve te boje, zidovi, prozori, sve izgleda očito, kao da ovdje tako treba biti. Ideja da sve to vidimo zahvaljujući česticama svjetlosti – fotonima – koji se odbijaju od tih predmeta i ulaze u naše oči čini se nevjerojatnom.
Ovo bombardiranje fotonima apsorbira približno 126 milijuna stanica osjetljivih na svjetlost. Različiti smjerovi i energije fotona prenose se u naš mozak u različitim oblicima, bojama, svjetlinama, ispunjavajući naš raznobojni svijet slikama.
Naša izvanredna vizija očito ima niz ograničenja. Ne možemo vidjeti radio valove koji dolaze iz naših elektroničkih uređaja, ne možemo vidjeti bakterije ispod nosa. Ali s napretkom u fizici i biologiji, možemo identificirati temeljna ograničenja prirodnog vida. "Sve što možete razaznati ima prag, najnižu razinu, iznad i ispod koje ne možete vidjeti", kaže Michael Landy, profesor neuroznanosti na Sveučilištu New York.
Počnimo promatrati ove vizualne pragove kroz objektiv - oprostite na dosjetki - koje mnogi povezuju s vidom na prvom mjestu: bojom.
Zašto vidimo ljubičastu, a ne smeđu boju ovisi o energiji ili valnoj duljini fotona koji pogađaju mrežnicu koja se nalazi na stražnjoj strani naših očnih jabučica. Postoje dvije vrste fotoreceptora, štapići i čunjići. Čunjići su odgovorni za boju, a štapići nam omogućuju da vidimo nijanse sive u uvjetima slabog osvjetljenja, primjerice noću. Opsini, ili pigmentne molekule, u stanicama mrežnice apsorbiraju elektromagnetsku energiju iz upadnih fotona, generirajući električni impuls. Ovaj signal putuje kroz vidni živac do mozga, gdje se rađa svjesna percepcija boja i slika.
Imamo tri vrste čunjića i odgovarajućih opsina, od kojih je svaki osjetljiv na fotone određene valne duljine. Ti čunjići označeni su S, M i L (kratke, srednje i duge valne duljine). Kratke valove doživljavamo kao plave, duge kao crvene. Valne duljine između i njihove kombinacije postaju potpuna duga. "Sva svjetlost koju vidimo, osim ako nije stvorena umjetno s prizmama ili pametnim uređajima poput lasera, mješavina je različitih valnih duljina", kaže Landy.
Od svih mogućih valnih duljina fotona, naši čunjići detektiraju mali pojas od 380 do 720 nanometara - ono što zovemo vidljivi spektar. Izvan našeg perceptivnog spektra postoji infracrveni i radio spektar, pri čemu potonji ima valne duljine u rasponu od milimetra do kilometra.
Iznad našeg vidljivog spektra, na višim energijama i kraćim valnim duljinama, nalazimo ultraljubičasti spektar, zatim X-zrake i na vrhu spektar gama zraka, čije valne duljine dosežu trilijunti dio metra.
Iako je većina nas ograničena na vidljivi spektar, ljudi s afakijom (nedostatkom leće) mogu vidjeti u ultraljubičastom spektru. Afakija se obično stvara zbog kirurškog uklanjanja katarakte ili urođenih mana. Obično leća blokira ultraljubičasto svjetlo, tako da bez nje ljudi mogu vidjeti izvan vidljivog spektra i percipirati valne duljine do 300 nanometara u plavičastoj boji.
Studija iz 2014. pokazala je da, relativno govoreći, svi možemo vidjeti infracrvene fotone. Ako dva infracrvena fotona slučajno udare u stanicu mrežnice gotovo istovremeno, njihova energija se kombinira, pretvarajući njihovu valnu duljinu iz nevidljive (recimo, 1000 nanometara) u vidljivih 500 nanometara (hladna zelena boja za većinu očiju).
Zdravo ljudsko oko ima tri vrste čunjića od kojih svaki može razlikovati oko 100 različitih nijansi boja, pa se većina istraživača slaže da naše oči mogu razlikovati ukupno oko milijun nijansi. Međutim, percepcija boja prilično je subjektivna sposobnost koja se razlikuje od osobe do osobe, što otežava određivanje točnih brojeva.
"Prilično je teško to pretočiti u brojke", kaže Kimberly Jamison, znanstvenica sa Sveučilišta Kalifornija, Irvine. “Ono što jedna osoba vidi može biti samo dio boja koje vidi druga osoba.”
Jamison zna o čemu govori jer radi s "tetrakromatima" - ljudima s "nadljudskim" vidom. Ovi rijetki pojedinci, uglavnom žene, imaju genetsku mutaciju koja im daje dodatni četvrti čunj. Grubo govoreći, zahvaljujući četvrtom nizu čunjića, tetrakromati mogu vidjeti 100 milijuna boja. (Ljudi s daltonizmom, dikromati, imaju samo dvije vrste čunjića i vide otprilike 10 000 boja.)
Koliko minimalno fotona trebamo vidjeti?
Da bi vid u boji funkcionirao, čunjići obično trebaju mnogo više svjetla nego njihovi štapići. Stoga, u uvjetima slabog osvjetljenja, boja "blijedi" jer monokromatski štapići dolaze do izražaja.
U idealnim laboratorijskim uvjetima iu područjima mrežnice gdje štapići uglavnom nedostaju, čunjiće može aktivirati samo nekoliko fotona. Ipak, palice se bolje ponašaju u uvjetima difuznog svjetla. Kao što su eksperimenti iz 1940-ih pokazali, dovoljan je jedan kvant svjetla da privuče našu pozornost. "Ljudi mogu reagirati na jedan foton", kaže Brian Wandell, profesor psihologije i elektrotehnike na Stanfordu. "Nema smisla biti još osjetljiviji."
Godine 1941. istraživači sa Sveučilišta Columbia posjeli su ljude u mračnu sobu i pustili im oči da se prilagode. Šipkama je trebalo nekoliko minuta da postignu punu osjetljivost - zbog čega imamo problema s vidljivim kad se svjetla iznenada ugase.
Znanstvenici su tada bljeskali plavo-zelenim svjetlom ispred lica ispitanika. Na razini iznad statističke šanse, sudionici su mogli detektirati svjetlost kada su prva 54 fotona dosegla njihove oči.
Nakon što su kompenzirali gubitak fotona kroz apsorpciju od strane drugih komponenti oka, znanstvenici su otkrili da je pet fotona aktiviralo pet odvojenih štapića koji su sudionicima dali osjećaj svjetlosti.
Koja je granica najmanjeg i najdaljeg što možemo vidjeti?
Ova bi vas činjenica mogla iznenaditi: ne postoje inherentna ograničenja za najmanju ili najudaljeniju stvar koju možemo vidjeti. Sve dok predmeti bilo koje veličine, na bilo kojoj udaljenosti, odašilju fotone stanicama mrežnice, možemo ih vidjeti.
"Sve što oko zanima je količina svjetlosti koja pada u oko", kaže Landy. - Ukupan broj fotona. Izvor svjetla možete učiniti smiješno malenim i udaljenim, ali ako emitira snažne fotone, vidjet ćete ga."
Primjerice, narodno vjerovanje kaže da u tamnoj, vedroj noći možemo vidjeti svjetlost svijeće s udaljenosti od 48 kilometara. U praksi će naše oči, naravno, jednostavno biti okupane fotonima, pa će se lutajući kvanti svjetlosti s velikih udaljenosti jednostavno izgubiti u ovoj zbrci. "Kada povećate intenzitet pozadine, povećava se količina svjetla koja vam je potrebna da nešto vidite", kaže Landy.
Noćno nebo, sa svojom tamnom pozadinom prošaranom zvijezdama, daje upečatljiv primjer dometa našeg vida. Zvijezde su ogromne; mnogi od onih koje vidimo na noćnom nebu imaju milijune kilometara u promjeru. Ali čak su i najbliže zvijezde udaljene najmanje 24 trilijuna kilometara od nas, pa su stoga našim očima toliko male da ih ne možemo vidjeti. A ipak ih vidimo kao snažne točke emitiranja svjetlosti dok fotoni putuju preko kozmičkih udaljenosti i u naše oči.
Sve pojedinačne zvijezde koje vidimo na noćnom nebu nalaze se u našoj galaksiji - . Najudaljeniji objekt koji možemo vidjeti golim okom nalazi se izvan naše galaksije: galaksija Andromeda, udaljena 2,5 milijuna svjetlosnih godina. (Iako je ovo kontroverzno, neki pojedinci tvrde da mogu vidjeti galaksiju Trokut na izuzetno tamnom noćnom nebu, a udaljena je tri milijuna svjetlosnih godina, samo im morate vjerovati na riječ).
Trilijun zvijezda u galaksiji Andromeda, s obzirom na udaljenost do nje, zamagljuje se u nejasan, blistavi komad neba. A ipak je njegova veličina kolosalna. Što se tiče prividne veličine, čak i na kvintilijunima kilometara udaljenosti, ova je galaksija šest puta šira od punog Mjeseca. Međutim, toliko malo fotona dopire do naših očiju da je ovo nebesko čudovište gotovo nevidljivo.
Koliko oštar vid može biti?
Zašto ne možemo razlikovati pojedinačne zvijezde u galaksiji Andromeda? Granice naše vizualne rezolucije, odnosno vidne oštrine, nameću svoja ograničenja. Oštrina vida je sposobnost razlikovanja detalja kao što su točke ili linije odvojeno jedni od drugih tako da se ne zamagljuju zajedno. Dakle, o granicama vida možemo razmišljati kao o broju "točaka" koje možemo razlikovati.
Granice vidne oštrine postavlja nekoliko čimbenika, kao što su udaljenosti između čunjića i štapića upakiranih u mrežnici. Važna je i sama optika očne jabučice koja, kako smo već rekli, onemogućuje prodor svih mogućih fotona do stanica osjetljivih na svjetlost.
U teoriji, istraživanje je pokazalo da najbolje što možemo vidjeti je oko 120 piksela po stupnju luka, jedinica mjerenja kuta. Možete ga zamisliti kao crno-bijelu šahovsku ploču veličine 60x60 koja stane na nokat ispružene ruke. "To je najjasniji uzorak koji možete vidjeti", kaže Landy.
Test vida, poput tablice s malim slovima, slijedi iste principe. Te iste granice oštrine objašnjavaju zašto ne možemo razlikovati i fokusirati se na jednu mutnu biološku stanicu široku nekoliko mikrometara.
Ali nemojte se otpisivati. Milijun boja, pojedinačni fotoni, galaktički svjetovi udaljeni milijunima kilometara - nije loše za mjehurić želea u našim očnim dupljama povezan sa spužvom od 1,4 kg u našim lubanjama.
Površina Zemlje u vašem vidnom polju počinje se zakrivljivati na udaljenosti od oko 5 km. Ali oštrina ljudskog vida omogućuje nam da vidimo mnogo dalje od horizonta. Da nema zakrivljenosti, mogli biste vidjeti plamen svijeće udaljen 50 km.
Domet vida ovisi o broju fotona koje emitira udaljeni objekt. 1.000.000.000.000 zvijezda ove galaksije zajedno emitira dovoljno svjetla da nekoliko tisuća fotona dosegne svaki kvadratni metar. cm Zemlja. To je dovoljno za uzbuđenje mrežnice ljudskog oka.
Budući da je nemoguće provjeriti oštrinu ljudskog vida dok je na Zemlji, znanstvenici su pribjegli matematičkim proračunima. Otkrili su da, kako bi vidjeli treperavu svjetlost, između 5 i 14 fotona treba pogoditi mrežnicu. Plamen svijeće na udaljenosti od 50 km, uzimajući u obzir raspršenje svjetlosti, daje ovu količinu, a mozak prepoznaje slab sjaj.
Kako po izgledu saznati nešto osobno o svom sugovorniku
Tajne "sova" za koje "ševe" ne znaju Kako funkcionira "brainmail" - prijenos poruka od mozga do mozga putem interneta Zašto je dosada potrebna? “Man Magnet”: Kako postati karizmatičniji i privući ljude k sebi 25 citata koji će izvući vašeg unutarnjeg borca Kako razviti samopouzdanje Je li moguće "očistiti tijelo od toksina"? 5 razloga zašto će ljudi za zločin uvijek kriviti žrtvu, a ne zločinca Eksperiment: čovjek pije 10 limenki kole dnevno da dokaže njenu štetnost
Zbog velikog broja faza u procesu vizualne percepcije, njegove pojedinačne karakteristike razmatraju se sa stajališta različitih znanosti - optike (uključujući biofiziku), psihologije, fiziologije, kemije (biokemije). U svakoj fazi percepcije dolazi do iskrivljenja, pogrešaka i neuspjeha, ali ljudski mozak obrađuje primljene informacije i vrši potrebne prilagodbe. Ti su procesi nesvjesne prirode i provode se u višerazinskoj autonomnoj korekciji iskrivljenja. Na taj način se eliminiraju sferne i kromatske aberacije, efekti slijepe točke, vrši se korekcija boja, formira stereoskopska slika itd. U slučajevima kada je podsvjesna obrada informacija nedovoljna ili pretjerana, nastaju optičke iluzije.
Fiziologija ljudskog vida
Vid u boji
Ljudsko oko sadrži dvije vrste stanica osjetljivih na svjetlost (fotoreceptora): visokoosjetljive štapiće, odgovorne za noćni vid, i manje osjetljive čunjiće, odgovorne za vid u boji.
Svjetlost različitih valnih duljina različito stimulira različite vrste čunjića. Na primjer, žuto-zeleno svjetlo jednako stimulira L i M čunjiće, ali manje stimulira S čunjeve. Crveno svjetlo stimulira L-tip čunjića mnogo više od M-tipa čunjića, a uopće ne stimulira S-tip čunjića; zeleno-plavo svjetlo više stimulira M-tip receptore nego L-tip, a S-tip receptore malo više; svjetlost te valne duljine također najjače stimulira štapiće. Ljubičasto svjetlo stimulira gotovo isključivo čunjiće tipa S. Mozak percipira kombinirane informacije iz različitih receptora, što omogućuje različite percepcije svjetlosti različitih valnih duljina.
Geni koji kodiraju proteine opsin osjetljive na svjetlost odgovorni su za vid boja kod ljudi i majmuna. Prema zagovornicima trokomponentne teorije, za percepciju boja dovoljna je prisutnost triju različitih proteina koji reagiraju na različite valne duljine. Većina sisavaca ima samo dva ova gena, zbog čega imaju dvobojni vid. Ako osoba ima dva proteina kodirana različitim genima koji su previše slični ili jedan od proteina nije sintetiziran, razvija se daltonizam. N. N. Miklouho-Maclay otkrio je da Papuanci Nove Gvineje, koji žive u gustoj zelenoj džungli, nemaju sposobnost razlikovati zelenu boju.
Opsin osjetljiv na crveno svjetlo kod ljudi je kodiran genom OPN1LW.
Ostali ljudski opsini kodirani su genima OPN1MW, OPN1MW2 i OPN1SW, od kojih prva dva kodiraju proteine koji su osjetljivi na svjetlost srednjih valnih duljina, a treći je odgovoran za opsin koji je osjetljiv na kratkovalni dio spektra. .
Nužnost tri vrste opsina za vid boja nedavno je dokazana u pokusima na vjeveričastom majmunu (Saimiri), čiji su mužjaci izliječeni od kongenitalne sljepoće za boje uvođenjem ljudskog gena za opsin OPN1LW u njihovu mrežnicu. Ovaj rad (zajedno sa sličnim eksperimentima na miševima) pokazao je da se zreli mozak može prilagoditi novim senzornim sposobnostima oka.
Gen OPN1LW, koji kodira pigment odgovoran za percepciju crvene boje, vrlo je polimorfan (nedavni rad Virrellija i Tiškova pronašao je 85 alela u uzorku od 256 ljudi), a oko 10% žena koje imaju dva različita alela ovog gene zapravo imaju dodatni tip receptora za boje i određeni stupanj četverokomponentnog vida boja. Varijacije u genu OPN1MW, koji kodira "žuto-zeleni" pigment, rijetke su i ne utječu na spektralnu osjetljivost receptora.
Gen OPN1LW i geni odgovorni za percepciju svjetlosti srednje valne duljine nalaze se u tandemu na kromosomu X, a među njima često dolazi do nehomologne rekombinacije ili konverzije gena. U tom slučaju može doći do spajanja gena ili povećanja broja njihovih kopija u kromosomu. Defekti gena OPN1LW uzrok su djelomičnog sljepila za boje, protanopije.
Trokomponentnu teoriju vida u boji prvi je izrazio 1756. M. V. Lomonosov, kada je pisao "o tri tvari očnog dna". Stotinu godina kasnije razvio ju je njemački znanstvenik G. Helmholtz, koji ne spominje poznato Lomonosovljevo djelo "O podrijetlu svjetlosti", iako je objavljeno i sažeto na njemačkom jeziku.
U isto vrijeme, postojala je suprotna teorija boja Ewalda Goeringa. Razvili su ga David H. Hubel i Torsten N. Wiesel. Za svoje otkriće dobili su Nobelovu nagradu 1981.
Sugerirali su da se informacije koje ulaze u mozak ne odnose na crvenu (R), zelenu (G) i plavu (B) boju (Jung-Helmholtz teorija boja). Mozak prima informacije o razlici u svjetlini - o razlici u svjetlini bijele (Y max) i crne (Y min), o razlici između zelene i crvene boje (G - R), o razlici između plave i žute boje. (B - žuta), a žuta boja ( yellow = R + G) je zbir crvene i zelene boje, gdje su R, G i B svjetlina komponenti boje - crvena, R, zelena, G i plava, B.
Imamo sustav jednadžbi - K b-w = Y max - Y min; K gr = G - R; K brg = B - R - G, gdje su K b&w, K gr, K brg funkcije koeficijenata ravnoteže bijele za bilo koje osvjetljenje. U praksi se to izražava u činjenici da ljudi percipiraju boju predmeta istom pod različitim izvorima osvjetljenja (prilagodba boja). Teorija opreke općenito bolje objašnjava činjenicu da ljudi percipiraju boju predmeta istom pod izrazito različitim izvorima osvjetljenja (prilagodba boja), uključujući izvore svjetla različitih boja u istoj sceni.
Ove dvije teorije nisu u potpunosti konzistentne jedna s drugom. No unatoč tome, i dalje se pretpostavlja da teorija tri podražaja djeluje na razini mrežnice, ali se informacije obrađuju i podaci koji su već u skladu s teorijom protivnika primaju se u mozak.
Binokularni i stereoskopski vid
Doprinos zjenice regulaciji osjetljivosti oka krajnje je beznačajan. Cjelokupni raspon svjetline koji je naš vidni mehanizam sposoban percipirati je ogroman: od 10 −6 cd m² za oko potpuno prilagođeno mraku do 10 6 cd m² za oko potpuno prilagođeno svjetlu. Mehanizam za tako širok raspon osjetljivost leži u razgradnji i obnovi fotoosjetljivih pigmenata u retinalnim fotoreceptorima - čunjićima i štapićima.
Osjetljivost oka ovisi o potpunosti prilagodbe, o jakosti izvora svjetlosti, valnoj duljini i kutnim dimenzijama izvora, kao i o trajanju podražaja. Osjetljivost oka s godinama opada zbog pogoršanja optičkih svojstava bjeloočnice i zjenice, kao i receptorske komponente percepcije.
Maksimalna osjetljivost pri dnevnom svjetlu leži na 555-556 nm, a pri slabom večernjem/noćnom svjetlu pomiče se prema ljubičastom rubu vidljivog spektra i iznosi 510 nm (tijekom dana varira između 500-560 nm). To se objašnjava (ovisnost vida osobe o uvjetima osvjetljenja kada opaža raznobojne objekte, omjer njihove prividne svjetline - Purkinjeov efekt) s dvije vrste svjetlosno osjetljivih elemenata oka - pri jakom svjetlu vid je provodi se uglavnom čunjevima, a pri slabom svjetlu po mogućnosti samo štapićima.
Oštrina vida
Sposobnost različitih ljudi da vide veće ili manje detalje predmeta s iste udaljenosti s istim oblikom očne jabučice i istom lomnom snagom dioptrijskog sustava oka određena je razlikom u udaljenosti između osjetljivih elemenata mrežnice. a naziva se vidna oštrina.
Oštrina vida je sposobnost oka da opaža odvojeno dvije točke koje se nalaze na određenoj udaljenosti jedna od druge ( detalj, fino zrno, rezolucija). Mjera vidne oštrine je vidni kut, odnosno kut koji čine zrake koje izlaze s rubova predmetnog objekta (ili iz dvije točke A I B) do čvorne točke ( K) oči. Oštrina vida obrnuto je proporcionalna vidnom kutu, odnosno što je on manji to je vidna oštrina veća. Obično je ljudsko oko sposobno odvojeno percipirati objekte s kutnom udaljenosti od najmanje 1′ (1 minuta).
Oštrina vida jedna je od najvažnijih funkcija vida. Oštrina vida osobe ograničena je njegovom građom. Ljudsko je oko, za razliku od očiju glavonožaca, primjerice, obrnuti organ, odnosno stanice osjetljive na svjetlo nalaze se ispod sloja živaca i krvnih žila.
Oštrina vida ovisi o veličini čunjića koji se nalaze u području makule, mrežnice, kao i o nizu čimbenika: lom oka, širina zjenice, prozirnost rožnice, leća (i njezina elastičnost), staklasto tijelo (koje čini aparat za lom svjetlosti), stanje mrežnice i vidnog živca, dob.
Oštrina vida i/ili osjetljivost na svjetlo često se također naziva rezolucijom golog oka ( moć razlučivanja).
vidno polje
Periferni vid (vidno polje) - odredite granice vidnog polja kada ih projicirate na kuglastu površinu (pomoću perimetra). Vidno polje je prostor koji oko opaža fiksiranim pogledom. Vidno polje je funkcija periferne retine; njegovo stanje uvelike određuje sposobnost osobe da se slobodno kreće u prostoru.
Promjene u vidnom polju uzrokovane su organskim i/ili funkcionalnim oboljenjima vidnog analizatora: mrežnice, vidnog živca, vidnog puta, središnjeg živčanog sustava. Kršenje vidnog polja očituje se ili sužavanjem njegovih granica (izraženo u stupnjevima ili linearnim vrijednostima), ili gubitkom pojedinih njegovih dijelova (hemianopsija), ili pojavom skotoma.
Binokularnost
Gledajući predmet s oba oka, vidimo ga tek kada vidne osi očiju tvore takav kut konvergencije (konvergencije), pri kojem se dobivaju simetrične, jasne slike na mrežnicama na određenim odgovarajućim mjestima osjetljive makule ( fovea centralis). Zahvaljujući ovom binokularnom vidu, ne samo da procjenjujemo relativni položaj i udaljenost predmeta, već također percipiramo reljef i volumen.
Glavne karakteristike binokularnog vida su prisutnost elementarnog binokularnog, dubinskog i stereoskopskog vida, stereo vidna oštrina i fuzijske rezerve.
Prisutnost elementarnog binokularnog vida provjerava se dijeljenjem određene slike na fragmente, od kojih se neki prikazuju lijevom, a neki desnom oku. Promatrač ima elementarni binokularni vid ako je u stanju sastaviti jednu originalnu sliku od fragmenata.
Prisutnost dubinskog vida provjerava se prikazom siluetnog vida, a stereoskopskog vida - nasumičnih točkastih stereograma, koji bi kod promatrača trebali izazvati specifičan doživljaj dubine, različit od dojma prostornosti temeljenog na monokularnim značajkama.
Stereo vidna oštrina recipročna je vrijednost praga stereoskopske percepcije. Stereoskopski prag je minimalni uočljiv disparitet (kutni pomak) između dijelova stereograma. Za njegovo mjerenje koristi se sljedeći princip. Lijevom i desnom oku promatrača odvojeno su prikazana tri para figura. U jednom od parova položaj figura se podudara, u druga dva je jedna od figura horizontalno pomaknuta za određenu udaljenost. Od ispitanika se traži da označi figure poredane u rastućem redoslijedu relativne udaljenosti. Ako su brojke navedene u ispravnom redoslijedu, tada se ispitna razina povećava (disparitet se smanjuje); ako nije, disparitet se povećava.
Rezerve fuzije su uvjeti u kojima je moguća motorička fuzija stereograma. Rezerve fuzije određene su najvećim nesrazmjerom između dijelova stereograma, pri kojem se on još uvijek percipira kao trodimenzionalna slika. Za mjerenje rezervi fuzije koristi se princip suprotan onom koji se koristi u proučavanju oštrine stereo vida. Na primjer, od subjekta se traži da spoji dvije okomite pruge u jednu sliku, od kojih je jedna vidljiva lijevom, a druga desnom oku. U isto vrijeme, eksperimentator počinje polako razdvajati pruge, prvo s konvergentnim, a zatim s divergentnim disparitetom. Slika se počinje račvati na vrijednosti dispariteta, koja karakterizira fuzijsku rezervu promatrača.
Binokularnost može biti oštećena strabizmom i nekim drugim očnim bolestima. Ako ste jako umorni, možete doživjeti privremeni strabizam uzrokovan isključivanjem nedominantnog oka.
Kontrastna osjetljivost
Kontrastna osjetljivost je sposobnost osobe da vidi objekte koji se malo razlikuju po svjetlini od pozadine. Kontrastna osjetljivost se procjenjuje korištenjem sinusoidnih rešetki. Povećanje praga osjetljivosti na kontrast može biti znak niza očnih bolesti, pa se stoga njegova studija može koristiti u dijagnozi.
Prilagodba vida
Gore navedena svojstva vida usko su povezana sa sposobnošću prilagodbe oka. Adaptacija oka je prilagodba vida različitim uvjetima osvjetljenja. Prilagodba se javlja na promjene u osvjetljenju (razlikuje se prilagodba na svjetlo i tamu), karakteristike boje osvjetljenja (sposobnost percipiranja bijelih predmeta kao bijelih čak i uz značajnu promjenu spektra upadne svjetlosti).
Prilagodba na svjetlost se odvija brzo i završava unutar 5 minuta, prilagodba oka na tamu je sporiji proces. Minimalna svjetlina koja uzrokuje osjet svjetlosti određuje svjetlosnu osjetljivost oka. Potonji se brzo povećava u prvih 30 minuta. boravak u mraku, njegov porast praktički završava nakon 50-60 minuta. Prilagodba oka na tamu proučava se pomoću posebnih uređaja - adaptometara.
Smanjena prilagodba oka na tamu opaža se kod nekih očnih (pigmentna degeneracija mrežnice, glaukom) i općih (A-vitaminoza) bolesti.
Adaptacija se također očituje u sposobnosti vida da djelomično kompenzira nedostatke u samom vidnom aparatu (optičke defekte leće, retinalne defekte, skotome itd.)
Psihologija vizualne percepcije
Nedostaci vida
Najrašireniji nedostatak je nejasna, nejasna vidljivost bliskih ili udaljenih objekata.
Defekti leće
Dalekovidost
Dalekovidnost je refrakcijska greška kod koje se zrake svjetlosti koje ulaze u oko fokusiraju ne na mrežnicu, već iza nje. Kod blažih oblika oka s dobrom rezervom akomodacije nadoknađuje vidni nedostatak povećanjem zakrivljenosti leće cilijarnim mišićem.
Kod izraženije dalekovidnosti (3 dioptrije i više) vid je loš ne samo na blizinu, već i na daljinu, a oko nije u stanju samo nadoknaditi nedostatak. Dalekovidnost je obično urođena i ne napreduje (obično se smanjuje do školske dobi).
Za dalekovidnost se propisuju naočale za čitanje ili stalno nošenje. Za naočale se odabiru konvergentne leće (pomiču fokus prema naprijed na mrežnicu), čijom upotrebom pacijentov vid postaje najbolji.
Nešto drugačija od dalekovidnosti je prezbiopija, odnosno staračka dalekovidnost. Dalekovidnost nastaje zbog gubitka elastičnosti leće (što je normalna posljedica njezina razvoja). Ovaj proces počinje u školskoj dobi, ali osoba obično primjećuje slabljenje vida na blizinu nakon 40 godina. (Iako s 10 godina emetropna djeca mogu čitati na udaljenosti od 7 cm, s 20 godina - već najmanje 10 cm, a s 30 - 14 cm, i tako dalje.) Senilna dalekovidnost razvija se postupno, a do dobi od 65-70 osoba je potpuno izgubila sposobnost akomodacije, razvoj prezbiopije je završen.
Kratkovidnost
Kratkovidnost je refrakcijska greška oka, kod koje se fokus pomiče prema naprijed, a slika koja je već izvan fokusa pada na mrežnicu. S miopijom, daljnja točka jasnog vida nalazi se unutar 5 metara (normalno leži u beskonačnosti). Kratkovidnost može biti lažna (kada zbog prenaprezanja cilijarnog mišića dolazi do njegovog spazma, zbog čega zakrivljenost leće ostaje prevelika tijekom gledanja na daljinu) i prava (kada se očna jabučica povećava u prednje-stražnjoj osi) . U blažim slučajevima, udaljeni objekti su zamućeni, dok objekti u blizini ostaju jasni (najudaljenija točka jasnog vida nalazi se prilično daleko od očiju). U slučajevima visoke miopije dolazi do značajnog smanjenja vida. Počevši od otprilike −4 dioptrije, osoba treba naočale i za daljinu i za blizinu (inače se predmet mora držati vrlo blizu očiju).
Tijekom adolescencije kratkovidnost često napreduje (oči se neprestano naprežu da rade u blizini, zbog čega oko kompenzatorno raste u duljinu). Progresija miopije ponekad poprima maligni oblik, pri čemu vid pada za 2-3 dioptrije godišnje, uočava se rastezanje bjeloočnice, te dolazi do degenerativnih promjena na mrežnici. U težim slučajevima postoji opasnost od odvajanja prenapregnute mrežnice uslijed fizičkog napora ili iznenadnog udarca. Napredovanje miopije obično prestaje između 22. i 25. godine života, kada tijelo prestaje rasti. Uz brzu progresiju, vid do tog vremena pada na −25 dioptrije i niže, što ozbiljno osakaćuje oči i oštro narušava kvalitetu vida na daljinu i blizinu (sve što osoba vidi su mutni obrisi bez detaljnog vida), a takva odstupanja su vrlo ih je teško u potpunosti ispraviti optikom: debela stakla stvaraju jaka izobličenja i vizualno smanjuju objekte, zbog čega čovjek ni s naočalama ne vidi dovoljno dobro. U takvim slučajevima bolji učinak može se postići korekcijom kontakta.
Unatoč činjenici da su stotine znanstvenih i medicinskih radova posvećene pitanju zaustavljanja progresije miopije, još uvijek nema dokaza o učinkovitosti bilo koje metode liječenja progresivne miopije, uključujući operaciju (skleroplastiku). Postoje dokazi o malom, ali statistički značajnom smanjenju stope rasta miopije u djece s upotrebom atropinskih kapi za oko i (nedostupnog u Rusiji) pirenzipinskog gela za oči.
Za kratkovidnost se često koristi laserska korekcija vida (izlaganje rožnici pomoću laserske zrake za smanjenje njezine zakrivljenosti). Ova metoda korekcije nije potpuno sigurna, ali u većini slučajeva moguće je postići značajno poboljšanje vida nakon operacije.
Defekti miopije i dalekovidnosti mogu se prevladati uz pomoć naočala ili rehabilitacijskih tečajeva gimnastike, kao i druge refrakcijske pogreške.
Astigmatizam
Astigmatizam je oštećenje optike oka uzrokovano nepravilnim oblikom rožnice i (ili) leće. Kod svih ljudi oblik rožnice i leće razlikuje se od idealnog tijela rotacije (odnosno, svi ljudi imaju astigmatizam različitog stupnja). U teškim slučajevima, rastezanje duž jedne od osi može biti vrlo snažno, osim toga, rožnica može imati nedostatke zakrivljenosti uzrokovane drugim razlozima (rane, zarazne bolesti itd.). Kod astigmatizma se svjetlosne zrake lome različitom snagom u različitim meridijanima, zbog čega je slika mjestimično zakrivljena i nejasna. U težim slučajevima, distorzija je toliko jaka da značajno smanjuje kvalitetu vida.
Astigmatizam se lako može dijagnosticirati gledanjem jednim okom u list papira s tamnim paralelnim linijama – okretanjem takvog lista astigmatičar će primijetiti da se tamne linije ili zamućuju ili postaju jasnije. Većina ljudi ima kongenitalni astigmatizam do 0,5 dioptrije, koji ne uzrokuje nelagodu.
Ovaj nedostatak nadoknađuju naočale s cilindričnim lećama različite zakrivljenosti horizontalno i okomito te kontaktne leće (tvrde ili meke torične), kao i naočalne leće koje imaju različitu optičku jakost u različitim meridijanima.
Defekti mrežnice
Daltonizam
Ako se percepcija jedne od tri primarne boje u mrežnici izgubi ili oslabi, tada osoba ne percipira određenu boju. Postoje "slijepi za boje" za crvenu, zelenu i plavo-ljubičastu. Upareni ili čak potpuni daltonizam je rijedak. Češće postoje ljudi koji ne razlikuju crveno od zelenog. Oni te boje doživljavaju kao sive. Ovaj nedostatak vida nazvan je daltonizam - po engleskom znanstveniku D. Daltonu, koji je i sam bolovao od takvog poremećaja raspoznavanja boja i prvi ga opisao.
Sljepoća za boje je neizlječiva i nasljedna je (vezana za X kromosom). Ponekad se javlja nakon određenih očnih i živčanih bolesti.
Daltonisti ne smiju raditi u vezi s upravljanjem vozilima na javnim cestama. Dobar vid boja vrlo je važan za mornare, pilote, kemičare i umjetnike, pa se za neka zanimanja vid boja provjerava pomoću posebnih tablica.
Skotoma
Skotoma (grčki) skotos- mrak) - defekt u vidu mrlje u vidnom polju oka, uzrokovan bolešću mrežnice, bolestima vidnog živca, glaukomom. To su područja (unutar vidnog polja) u kojima je vid znatno oslabljen ili ga nema. Ponekad se slijepa pjega naziva skotom - područje na mrežnici koje odgovara glavi vidnog živca (tzv. fiziološki skotom).
Apsolutni skotom apsolutni skotomi) - područje u kojem nema vida. Relativni skotom relativni skotom) - područje u kojem je vid značajno smanjen.
Možete pretpostaviti prisutnost skotoma neovisnim provođenjem studije pomoću Amslerovog testa.
Zemljina površina se zakrivi i nestane iz vidokruga na udaljenosti od 5 kilometara. Ali naša oštrina vida omogućuje nam da vidimo daleko iza horizonta. Da je Zemlja ravna ili da stojite na vrhu planine i gledate mnogo veći dio planete nego inače, mogli biste vidjeti jaka svjetla udaljena stotinama kilometara. U tamnoj noći mogao se vidjeti i plamen svijeće udaljen 48 kilometara.
Koliko daleko ljudsko oko može vidjeti ovisi o tome koliko čestica svjetlosti, odnosno fotona, emitira udaljeni objekt. Najudaljeniji objekt vidljiv golim okom je maglica Andromeda, koja se nalazi na enormnoj udaljenosti od 2,6 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje. Jedan trilijun zvijezda galaksije ukupno emitira dovoljno svjetla da uzrokuje da nekoliko tisuća fotona pogodi svaki kvadratni centimetar Zemljine površine svake sekunde. U tamnoj noći ta je količina dovoljna za aktivaciju mrežnice.
Godine 1941., znanstvenik za vid Selig Hecht i njegovi kolege sa Sveučilišta Columbia napravili su nešto što se još uvijek smatra pouzdanom mjerom apsolutnog vizualnog praga - minimalnog broja fotona koji moraju pogoditi mrežnicu da bi proizveli vizualnu svijest. Eksperiment je postavio prag pod idealnim uvjetima: očima sudionika dano je vremena da se potpuno prilagode na apsolutni mrak, plavo-zeleni bljesak svjetla koji je djelovao kao podražaj imao je valnu duljinu od 510 nanometara (na koju su oči najosjetljivije), a svjetlost je bila usmjerena na periferni rub mrežnice, ispunjen štapićastim stanicama koje osjete svjetlost.
Prema znanstvenicima, kako bi sudionici eksperimenta mogli prepoznati takav bljesak svjetlosti u više od polovice slučajeva, od 54 do 148 fotona je moralo pogoditi očne jabučice. Na temelju mjerenja retinalne apsorpcije, znanstvenici procjenjuju da štapići ljudske mrežnice u prosjeku apsorbiraju 10 fotona. Dakle, apsorpcija 5-14 fotona, odnosno aktivacija 5-14 štapića ukazuje mozgu da nešto vidite.
"Ovo je doista vrlo mali broj kemijskih reakcija", primijetili su Hecht i njegovi kolege u članku o eksperimentu.
Uzimajući u obzir apsolutni prag, svjetlinu plamena svijeće i procijenjenu udaljenost na kojoj se svjetleći objekt zatamnjuje, znanstvenici su zaključili da osoba može razaznati slabašno treperenje plamena svijeće na udaljenosti od 48 kilometara.
Objekti veličine čovjeka mogu se razlikovati kao prošireni na udaljenosti od samo oko 3 kilometra. Za usporedbu, na toj udaljenosti mogli bismo jasno razlikovati dva automobilska prednja svjetla. Ali na kojoj udaljenosti možemo prepoznati da je neki objekt više od pukog treptaja svjetla? Kako bi se objekt doimao prostorno proširenim, a ne točkastim, svjetlost iz njega mora aktivirati najmanje dva susjedna čunjića retine – stanice odgovorne za vid boja. U idealnim uvjetima, objekt bi trebao ležati pod kutom od najmanje 1 kutne minute, ili jedne šestine stupnja, da pobudi susjedne stošce. Ova kutna mjera ostaje ista bez obzira na to je li objekt blizu ili daleko (udaljeni objekt mora biti mnogo veći da bi bio pod istim kutom kao i onaj u blizini). Pun Mjesec leži pod kutom od 30 kutnih minuta, dok je Venera jedva vidljiva kao prošireni objekt pod kutom od oko 1 kutne minute.
