Ludzkie widzenie kolorów. odchylenia w widzeniu kolorów

widzenie kolorów

Ludzkie oko zawiera dwa typy komórki światłoczułe(fotoreceptory): bardzo czułe pręciki i mniej czułe czopki. Pręciki funkcjonują w stosunkowo słabych warunkach oświetleniowych i odpowiadają za działanie mechanizmu noktowizyjnego, ale jednocześnie zapewniają jedynie neutralne kolorystycznie postrzeganie rzeczywistości, ograniczone do udziału barwy białej, szarej i czarnej. Czopki działają przy wyższych poziomach światła niż pręciki. Odpowiadają za mechanizm widzenia dziennego, osobliwość czyli zdolność do zapewnienia widzenie kolorów.

U naczelnych (w tym ludzi) mutacja spowodowała pojawienie się dodatkowego, trzeciego rodzaju czopków – receptorów barwnych. Było to spowodowane poszerzaniem się niszy ekologicznej ssaków, przejściem niektórych gatunków do dziennego trybu życia, w tym na drzewach. Mutacja była spowodowana pojawieniem się zmienionej kopii genu odpowiedzialnego za postrzeganie środkowego, wrażliwego na zieleń obszaru widma. Dało to lepsze rozpoznanie przedmiotów „świata dziennego” – owoców, kwiatów, liści.

Widzialne widmo słoneczne

W siatkówce człowieka występują trzy rodzaje czopków, których maksima czułości przypadają na czerwoną, zieloną i niebieską część widma. Już w latach 70. XX wieku wykazano, że rozmieszczenie czopków w siatkówce jest nierównomierne: czopki „niebieskie” są bliżej obrzeża, natomiast czopki „czerwone” i „zielone” rozmieszczone są losowo, co zostało potwierdzone ponad szczegółowe badania V początek XXIw wiek. Dopasowanie typów szyszek do trzech „podstawowych” kolorów umożliwia rozpoznanie tysięcy kolorów i odcieni. Krzywe czułości widmowej trzy typy stożki częściowo zachodzą na siebie, co przyczynia się do zjawiska metameryzmu. Bardzo silne światło pobudza wszystkie 3 typy receptorów, przez co odbierane jest jako oślepiająco białe promieniowanie (efekt metameryzmu). Równomierne pobudzenie wszystkich trzech elementów, odpowiadające średniemu ważonemu światłu dziennemu, również powoduje wrażenie bieli.

Światło o różnej długości fali stymuluje inaczej różne rodzaje szyszki. Na przykład żółto-zielone światło w równym stopniu stymuluje czopki typu L i M, ale w mniejszym stopniu stymuluje czopki typu S. Światło czerwone stymuluje czopki typu L znacznie silniej niż czopki typu M, a czopki typu S nie stymulują prawie wcale; światło zielono-niebieskie bardziej pobudza receptory typu M niż typu L, a nieco bardziej receptory typu S; światło o tej długości fali również najsilniej stymuluje pręciki. Światło fioletowe stymuluje prawie wyłącznie czopki typu S. Mózg odbiera połączone informacje z różnych receptorów, co zapewnia inna percepcjaświatło o różnych długościach fal. Geny opsyny są odpowiedzialne za widzenie kolorów u ludzi i małp. Według zwolenników teorii trójskładnikowej obecność trzech różnych białek, które reagują na różne długości fal, jest wystarczająca do postrzegania kolorów. Większość ssaków ma tylko dwa z tych genów, więc widzą dwukolorowo. W przypadku, gdy dana osoba ma dwa białka kodowane przez różne geny, które są zbyt podobne, lub jedno z białek nie jest syntetyzowane, rozwija się ślepota barw. N. N. Miklukho-Maclay ustalił, że Papuasi z Nowej Gwinei, którzy żyją w gęstwinie zielonej dżungli, nie potrafią odróżnić zieleni. Trójskładnikowa teoria widzenia kolorów została po raz pierwszy wyrażona w 1756 roku przez M. V. Łomonosowa, kiedy napisał „o trzech sprawach dna oka”. Sto lat później opracował go niemiecki naukowiec G. Helmholtz, który nie wspomina o słynnym dziele Łomonosowa „O powstawaniu światła”, chociaż zostało ono opublikowane i krótko przedstawione w języku niemieckim. Równolegle istniała przeciwna teoria koloru Ewalda Heringa. Został opracowany przez Davida H. Hubela i Torstena N. Wiesela. Otrzymali nagroda Nobla 1981 za ich odkrycie. Zasugerowali, że mózg w ogóle nie otrzymuje informacji o kolorach czerwonym (R), zielonym (G) i niebieskim (B) (teoria kolorów Junga-Helmholtza). Mózg otrzymuje informacje o różnicy jasności - o różnicy między jasnością bieli (Y max) i czerni (Y min), o różnicy między kolorem zielonym i czerwonym (G - R), o różnicy między niebieskim a czerwonym żółte kwiaty(B - żółty), a żółty (żółty = R + G) to suma czerwonego i zielone kwiaty, gdzie R, G i B to jasność składowych koloru - czerwony, R, zielony, G i niebieski, B. Mamy układ równań - K b-b \u003d Y max - Y min; K gr \u003d G - R; K brg = B - R - G, gdzie K b-w, K gr , K brg - funkcje współczynników balansu bieli dla dowolnego oświetlenia. W praktyce wyraża się to tym, że ludzie postrzegają kolor przedmiotów w ten sam sposób przy różnych źródłach światła (adaptacja koloru). Teoria przeciwnika generalnie lepiej wyjaśnia fakt, że ludzie postrzegają kolor przedmiotów w ten sam sposób przy skrajnie różnych źródłach światła (adaptacja kolorów), w tym różnych kolorach źródeł światła w tej samej scenie. Te dwie teorie nie do końca są ze sobą zgodne. Ale mimo to nadal przyjmuje się, że teoria trzech bodźców działa na poziomie siatkówki, jednak informacja jest przetwarzana i mózg otrzymuje dane, które są już zgodne z teorią przeciwnika.

To jest jeden z podstawowe funkcje oko, które zapewniają czopki. Pręciki nie są w stanie postrzegać kolorów.

Całe spektrum barw występujących w otoczeniu składa się z 7 barw podstawowych: czerwonej, pomarańczowej, żółtej, zielonej, niebieskiej, indygo i fioletowej.

Każdy kolor ma następujące cechy:

1) odcień jest główną cechą koloru, która jest określona przez długość fali. To właśnie nazywamy „czerwonym”, „zielonym” itp.;

2) nasycenie – charakteryzujące się obecnością w barwie głównej domieszki o innej barwie;

3) jasność – charakteryzuje stopień zbliżenia danej barwy do bieli. To właśnie nazywamy „jasnozielonym”, „ciemnozielonym” itp.

W sumie ludzkie oko jest w stanie dostrzec do 13 000 kolorów i ich odcieni.

Zdolność oka do widzenia kolorów wyjaśnia teoria Łomonosowa-Junga-Helmholtza, zgodnie z którą wszystkie naturalne kolory a ich odcienie wynikają z mieszania trzech podstawowych kolorów: czerwonego, zielonego i niebieskiego. Zgodnie z tym przyjmuje się, że w oku występują trzy rodzaje czopków barwnych: czopków czerwonych (w bardzo podrażnione przez promienie czerwone, mniej zielone, a jeszcze mniej niebieskie), zielone (najbardziej podrażnione promieniami zielonymi, najmniej niebieskie) i niebieskie (najbardziej podekscytowane promieniami niebieskimi, najmniej czerwone). Z całkowitego wzbudzenia tych trzech rodzajów czopków pojawia się wrażenie jednego lub drugiego koloru.

Opierając się na trójskładnikowej teorii widzenia barw, osoby prawidłowo rozróżniające trzy kolory podstawowe (czerwony, zielony, niebieski) nazywane są normalnymi trichromatami.

Zaburzenia widzenia barw mogą być wrodzone lub nabyte. Wady wrodzone (zawsze obustronne) dotyczą około 8% mężczyzn i 0,5% kobiet, które są głównie induktorami i przekazują wady wrodzone przez linię męską. Zaburzenia nabyte (mogą być jednostronne lub obustronne) występują w chorobach nerw wzrokowy, skrzyżowanie, dół środkowy siatkówki.

Wszystkie zaburzenia widzenia barw są zgrupowane w klasyfikacji Chrisa-Nagela-Rabkina, według której wyróżnia się:

1. monochromazja - widzenie w jednym kolorze: ksantopsja (żółty), chloropsja (zielony), erytropsja (czerwony), cyjanopsja (niebieski). To ostatnie często występuje po usunięciu zaćmy i jest przejściowe.

2. dichromazja - całkowity brak percepcji jednego z trzech kolorów podstawowych: protanopsja (całkowite zanika postrzeganie koloru czerwonego); deuteranopsja (postrzeganie koloru zielonego całkowicie zanika, daltonizm); tritanopsia (całkowita ślepota na kolor niebieski).

3. nieprawidłowa trichromacja – gdy nie wypada, a jedynie zaburzona jest percepcja jednej z barw podstawowych. W tym przypadku pacjent rozróżnia główny kolor, ale myli się w odcieniach: protanomalia - zaburzona jest percepcja czerwieni; deuteranomalia - zaburzona percepcja zieleni; tritanomalia - zaburzona percepcja koloru niebieskiego. Każdy typ nieprawidłowej trichromazji dzieli się na trzy stopnie: A, B, C. Stopień A jest zbliżony do dichromazji, stopień C jest normalny, stopień B zajmuje pozycję pośrednią.

4. achromazja - widzenie w kolorach szarym i czarnym.

Spośród wszystkich zaburzeń widzenia barw najczęstszą jest anormalna trichromazja. Należy zauważyć, że naruszenie widzenia barw nie jest przeciwwskazaniem do służby wojskowej, ale ogranicza wybór rodzaju wojska.

Diagnozę zaburzeń widzenia barw przeprowadza się za pomocą tablic polichromatycznych Rabkina. Na tle kół o różnych kolorach, ale o tej samej jasności, pokazują liczby i cyfry, które są łatwe do odróżnienia przez normalne trichromaty, oraz ukryte liczby i cyfry, które są rozróżniane przez pacjentów z jednym lub innym typem zaburzenia, ale nie rozróżniają pomiędzy normalnymi trichromatami.

Dla obiektywne badania widzenie barw, głównie w praktyce eksperckiej, stosuje się anomaloskopy.

Widzenie kolorów powstaje równolegle z powstawaniem ostrości
widzenia i pojawia się w pierwszych 2 miesiącach życia, a najpierw pojawia się percepcja długofalowej części widma (czerwona), później - średniej (żółto-zielonej) i krótkofalowej (niebieskiej). W wieku 4-5 lat widzenie kolorów jest już rozwinięte i jest dalej ulepszane.

Istnieją szeroko stosowane w projektowaniu prawa optycznego mieszania kolorów: wszystkie kolory, od czerwonego do niebieskiego, ze wszystkimi odcieniami przejściowymi, są umieszczone w tzw. Koło Newtona. Zgodnie z pierwszym prawem, jeśli zmieszasz kolory podstawowe i drugorzędne (są to kolory, które leżą na przeciwległych krańcach koła kolorów Newtona), uzyskasz wrażenie bieli. Zgodnie z drugim prawem, jeśli zmieszasz dwa kolory z jednym, powstanie kolor znajdujący się między nimi.

Percepcja kolorów, podobnie jak ostrość wzroku, jest funkcją czopków siatkówki..

widzenie kolorów — to zdolność oka do postrzegania fal świetlnych o różnych długościach fal, mierzonych w nanometrach.

widzenie kolorów — jest zdolność system wizualny postrzegać różne kolory i ich odcienie. Wrażenie koloru pojawia się w oku, gdy fotoreceptory siatkówki są wystawione na oscylacje elektromagnetyczne w widzialnej części widma.

Cała gama doznań kolorystycznych powstaje poprzez przesunięcie siedmiu głównych kolorów widma - czerwonego, pomarańczowego, żółtego, zielonego, niebieskiego, indygo i fioletowego. Ekspozycja oka na pojedyncze monochromatyczne promienie widma powoduje wrażenie jednego lub drugiego koloru chromatycznego.. Ludzkie oko postrzega obszar widma między promieniami o długości fali od 383 do 770 nm. Promienie światła o dużej długości fali powodują wrażenie czerwieni, o krótkiej długości fali - barwy niebieskiej i fioletowej. Fale pośrednie powodują wrażenie koloru pomarańczowego, żółtego, zielonego i niebieskie kwiaty.

Fizjologię i patologię postrzegania kolorów najpełniej wyjaśnia trójskładnikowa teoria widzenia barw Łomonosowa-Junga-Helmholtza. Zgodnie z tą teorią w ludzkiej siatkówce znajdują się trzy rodzaje czopków, z których każdy odbiera odpowiedni kolor podstawowy. Każdy z tych rodzajów czopków zawiera różne wrażliwe na kolory pigmenty wizualne - niektóre dla czerwieni, inne dla zieleni, a jeszcze inne dla niebieskiego. Przy pełnej funkcji wszystkich trzech komponentów zapewnione jest normalne widzenie kolorów, zwane normalnym trichromazja, i ludzi, którzy go mają — trichromacja.

Całą różnorodność doznań wzrokowych można podzielić na dwie grupy:

• achromatyczny- postrzeganie bieli, czerni, szare kolory, od najjaśniejszego do najciemniejszego;
• chromatyczny- postrzeganie wszystkich tonów i odcieni spektrum kolorów.

Kolory chromatyczne wyróżniają się odcieniem, jasnością lub jasnością oraz nasyceniem.

Ton koloru — jest to znak każdego koloru, który pozwala przypisać ten kolor do określonego koloru. Jasność koloru charakteryzuje stopień jego bliskości biały kolor.

Nasycenie kolorów — stopień różnicy od achromatycznego o tej samej jasności. Całą gamę odcieni kolorów uzyskuje się przez zmieszanie tylko trzech kolorów podstawowych: czerwonego, zielonego, niebieskiego.

Prawa mieszania kolorów obowiązują, gdy oboje oczu jest podrażnionych różne kolory. Dlatego dwuoczne mieszanie kolorów nie różni się od jednoocznego mieszania kolorów, co wskazuje na rolę ośrodkowego układu nerwowego w tym procesie.

Wyróżnić nabyte i wrodzone zaburzenia widzenia barw. Wady wrodzone zależą od trzech składowych – takie widzenie to tzw — dichromazja. Kiedy brakuje dwóch elementów, nazywa się wizja — monochromatyczny.

Nabyte są rzadkie: w chorobach nerwu wzrokowego siatkówki i ośrodkowego układu nerwowego.

Ocena postrzegania kolorów odbywa się zgodnie z klasyfikacją Chrisa-Nagela-Rabkina, która przewiduje:

• zwykła trichromazja- widzenie kolorów, w którym wszystkie te receptory są rozwinięte i funkcjonują normalnie;
• anomalna trichromazja- jeden z trzech receptorów nie działa prawidłowo. Dzieli się na: protanomalię, charakteryzującą się anomalią w rozwoju pierwszego (czerwonego) receptora; deuteranomalia, charakteryzująca się nieprawidłowym rozwojem drugiego (zielonego) receptora; - tritanomalia, charakteryzująca się anomalią w rozwoju trzeciego (niebieskiego) receptora;
• dichromazja- widzenie kolorów, w którym jeden z trzech receptorów nie działa. Dichromacja dzieli się na:

• protanopia- ślepota głównie na czerwień;
• deuteranopia- ślepota głównie na zieleń;
• tritanopiaŚlepota głównie na kolor niebieski.

monochromazja lub achromazja — kompletna nieobecność widzenie kolorów.

Bardziej znaczące zaburzenia widzenia kolorów, określane jako częściowe ślepota barw, występuje, gdy percepcja jednego składnika koloru jest całkowicie utracona. Uważa się, że osoby cierpiące na to zaburzenie - dichromiany- może być protanopy kiedy pada czerwień deuteranopy- zielony i tritanopy- element fioletowy.

Zobacz Funkcje analizator wizualny i metody ich badania

Saenko I.A.

1. Poradnik pielęgniarski / N. I. Belova, BA Berenbein, DA Velikoretsky i inni; wyd. N. R. Paleeva.- M .: Medycyna, 1989.
2. Ruban E. D., Gainutdinov I. K. Pielęgniarstwo w okulistyce. - Rostów nie dotyczy: Phoenix, 2008.

widzenie kolorów

Fenomenologię postrzegania barw opisują prawa widzenia barw, wywodzące się z wyników eksperymentów psychofizycznych. W oparciu o te prawa w ciągu ponad 100 lat opracowano kilka teorii widzenia barw. I dopiero w ciągu ostatnich 25 lat stało się możliwe bezpośrednie testowanie tych teorii metodami elektrofizjologicznymi poprzez rejestrację aktywności elektrycznej pojedynczych receptorów i neuronów układu wzrokowego.

Fenomenologia postrzegania kolorów

Odcienie kolorów tworzą „naturalne” kontinuum. Ilościowo można to przedstawić jako koło kolorów, na którym podana jest sekwencja pojawiania się: czerwony, żółty, zielony, cyjan, magenta i ponownie czerwony. Odcień i nasycenie razem określają nasycenie lub poziom koloru. Nasycenie odnosi się do tego, ile bieli lub czerni jest w kolorze. Na przykład, jeśli zmieszasz czystą czerwień z bielą, otrzymasz różowy odcień. Dowolny kolor może być reprezentowany przez punkt w trójwymiarowym „ciele koloru”. Jednym z pierwszych przykładów „kolorowego ciała” jest sfera kolorów niemieckiego artysty F. Runge (1810). Każdy kolor odpowiada tutaj określonemu obszarowi znajdującemu się na powierzchni lub wewnątrz kuli. Ta reprezentacja może być wykorzystana do opisania następujących najważniejszych praw jakościowych postrzegania kolorów.

1.

2.

3.

We współczesnych metrycznych systemach kolorystycznych postrzeganie kolorów opisywane jest na podstawie trzech zmiennych – barwy, nasycenia i jasności. Odbywa się to w celu wyjaśnienia praw przesunięcia kolorów, które zostaną omówione poniżej, oraz w celu określenia poziomów identycznego postrzegania kolorów. W metrycznych systemach trójwymiarowych niesferyczna bryła koloru jest tworzona ze zwykłej sfery koloru poprzez jej odkształcenie. Celem tworzenia takich metrycznych systemów barw (w Niemczech stosuje się opracowany przez Richtera system kolorów DIN) nie jest fizjologiczne wyjaśnienie widzenia barw, lecz jednoznaczne opisanie cech postrzegania barw. Jednakże, gdy wyczerpujący teoria fizjologiczna widzenie barw (do tej pory nie ma takiej teorii), musi umieć wyjaśnić strukturę przestrzeni barw.

Teorie widzenia barw

Trójskładnikowa teoria widzenia barw

Widzenie kolorów opiera się na trzech niezależnych procesy fizjologiczne. Trójskładnikowa teoria widzenia barw (Jung, Maxwell, Helmholtz) postuluje obecność trzech różne rodzaje czopki, które działają jako niezależne odbiorniki, gdy światło jest na poziomie fotopowym.

Kombinacje sygnałów otrzymanych z receptorów są przetwarzane w systemy neuronowe ah postrzeganie jasności i koloru. Słuszność tej teorii potwierdzają prawa mieszania się kolorów, a także wiele czynników psychofizjologicznych. Na przykład przy dolnej granicy czułości fotopowej tylko trzy składniki mogą różnić się widmem - czerwonym, zielonym i niebieskim.

Teoria koloru przeciwnika

Jeśli jasnozielony pierścień otacza szary okrąg, to ten ostatni nabiera czerwonego koloru w wyniku jednoczesnego kontrastu kolorów. Zjawiska jednoczesnego kontrastu kolorów i sekwencyjnego kontrastu kolorów posłużyły za podstawę teorii przeciwstawnych kolorów, zaproponowanej w XIX wieku. Goeringa. Hering zasugerował, że istnieją cztery podstawowe kolory - czerwony, żółty, zielony i niebieski - i że są one łączone w pary poprzez dwa antagonistyczne mechanizmy - mechanizm zielono-czerwony i mechanizm żółto-niebieski. Postulowano również trzeci mechanizm przeciwnika dla achromatycznie uzupełniających się kolorów bieli i czerni. Ze względu na polarny charakter postrzegania tych kolorów, Hering nazwał te pary kolorów „kolorami przeciwnika”. Z jego teorii wynika, że ​​nie może być takich kolorów jak „zielonkawo-czerwony” i „niebieskawo-żółty”.

Teoria stref

Zaburzenia widzenia barw

Różny zmiany patologiczne, naruszające postrzeganie kolorów, może wystąpić na poziomie pigmentów wzrokowych, na poziomie przetwarzania sygnału w fotoreceptorach lub w wysokich partiach układu wzrokowego, a także w aparacie dioptrii samego oka. Poniżej opisano zaburzenia widzenia barw, które są wrodzone i prawie zawsze dotyczą obu oczu. Przypadki upośledzenia postrzegania kolorów tylko jednym okiem są niezwykle rzadkie. W tym drugim przypadku pacjent ma możliwość opisania subiektywnych zjawisk upośledzenia widzenia barw, ponieważ może porównać swoje odczucia uzyskane przy pomocy prawego i lewego oka.

anomalie widzenia kolorów

Anomalie są zwykle nazywane tymi lub innymi drobnymi naruszeniami postrzegania kolorów. Są dziedziczone jako cecha recesywna sprzężona z chromosomem X. Wszystkie osoby z anomalią koloru są trichromatycznymi, tj. oni, podobnie jak ludzie z normalnym widzeniem kolorów, muszą używać trzech podstawowych kolorów, aby w pełni opisać widoczny kolor. Jednak anomalie są mniej zdolne do rozróżnienia niektórych kolorów niż trichromaty o normalnym wzroku, aw testach dopasowywania kolorów używają czerwonego i zielonego w różnych proporcjach. Testy na anomaloskopie pokazują, że jeśli mieszanka kolorów ma więcej czerwieni niż normalnie, a przy deuteranomalii, mieszanina ma więcej zieleni niż to konieczne. W rzadkie przypadki tritanomalia, praca kanału żółto-niebieskiego jest zakłócona.

dichromiany

Różne formy dichromatopsji są również dziedziczone jako cechy recesywne sprzężone z chromosomem X. Dichromaty mogą opisać wszystkie kolory, które widzą, za pomocą zaledwie dwóch czystych kolorów. Zarówno protanopy, jak i deuteranopy mają zakłócony czerwono-zielony kanał. Protanopy mylą czerwień z czernią, ciemnoszarym, brązowym, aw niektórych przypadkach, jak deuteranopy, z zielonym. pewna część widmo wydaje im się achromatyczne. Dla protanopy region ten jest między 480 a 495 nm, dla deuteranopy między 495 a 500 nm. Rzadko spotykane tritanopy mylą kolor żółty z niebieskim. Niebiesko-fioletowy koniec widma wydaje im się achromatyczny - jak przejście od szarości do czerni. Obszar widma między 565 a 575 nm jest również postrzegany przez tritanopy jako achromatyczny.

Całkowita ślepota barw

Mniej niż 0,01% wszystkich ludzi cierpi na całkowitą ślepotę barw. Widzą monochromaty świat jak czarno-biały film, tj. rozróżniane są tylko gradacje szarości. Takie monochromaty zwykle wykazują naruszenie adaptacji światła na fotopowym poziomie oświetlenia. Ze względu na to, że oczy monochromatów łatwo oślepiają, słabo rozróżniają kształt w świetle dziennym, co powoduje światłowstręt. Dlatego ubierają się na ciemno Okulary słoneczne nawet w normalnym świetle dziennym. W siatkówce monochromatów badanie histologiczne zwykle nie stwierdza się żadnych anomalii. Uważa się, że zamiast wizualnego pigmentu ich czopki zawierają rodopsynę.

Zaburzenia aparatu prętowego

Diagnostyka zaburzeń widzenia barw

Ponieważ istnieje cała linia zawody, które wymagają normalnego widzenia kolorów (na przykład kierowcy, piloci, mechanicy, projektanci mody), należy sprawdzić widzenie kolorów u wszystkich dzieci, aby następnie wziąć pod uwagę obecność anomalii przy wyborze zawodu. w jednym z proste testy Stosowane są „pseudoizochromatyczne” tablice Ishihary. Tabletki te są oznaczone plamkami o różnej wielkości i kolorze, ułożonymi tak, aby tworzyły litery, znaki lub cyfry. Plamy o różnych kolorach mają ten sam poziom jasności. Osoby z zaburzeniami widzenia barw nie są w stanie dostrzec niektórych symboli (zależy to od koloru plam, z których się tworzą). Za pomocą różne opcje Tabele Ishihara umożliwiają niezawodne wykrywanie naruszeń widzenia kolorów. Dokładna diagnoza możliwe dzięki testom mieszania kolorów.

Literatura:
1. J. Dudel, M. Zimmerman, R. Schmidt, O. Grusser i wsp. Human Physiology, 2 vol., przetłumaczone z angielskiego, Mir, 1985
2. Rozdz. wyd. BV Pietrowski. Popularny encyklopedia medyczna, Sztuka. „Wizja”, „Widzenie kolorów”, „Encyklopedia radziecka”, 1988
3. VG

widzenie kolorów

Eliseev, Yu. I. Afanasiev, NA Yurina. Histologia, „Medycyna”, 1983

wrażenie wizualne- indywidualne postrzeganie bodźca wzrokowego, które pojawia się, gdy bezpośrednie i odbite od przedmiotów promienie światła osiągają określoną progową intensywność. Rzeczywisty obiekt wizualny w polu widzenia wywołuje zespół doznań, których integracja tworzy percepcję obiektu.

Percepcja bodźców wzrokowych. Percepcja światła odbywa się przy udziale fotoreceptorów, czyli komórek neurosensorycznych, które są wtórnymi receptorami czuciowymi. Oznacza to, że są to wyspecjalizowane komórki, które przekazują informacje o kwantach światła do neuronów siatkówki, w tym najpierw do neuronów dwubiegunowych, a następnie do komórek zwojowych, których aksony tworzą włókna nerwu wzrokowego; informacja trafia następnie do neuronów podkorowych (wzgórza i wzgórka przedniego) i ośrodki korowe(pierwotne pole projekcyjne 17, wtórne pola projekcyjne 18 i 19) widzenia. Ponadto w procesach przekazywania i przetwarzania informacji w siatkówce zaangażowane są również komórki horyzontalne i amakrynowe. Wszystkie neurony siatkówki tworzą aparat nerwowy oka, który nie tylko przekazuje informacje do wizualnych ośrodków mózgu, ale także uczestniczy w ich analizie i przetwarzaniu. Dlatego siatkówka nazywana jest częścią mózgu umieszczoną na obrzeżach.

Ponad 100 lat temu, na podstawie cechy morfologiczne Max Schultze podzielił fotoreceptory na dwa typy - pręciki (długie cienkie komórki z cylindrycznym segmentem zewnętrznym i wewnętrznym o równej średnicy) i czopki (mające krótszą i grubszą segmencie krajowym). Zwrócił uwagę na fakt, że zwierzęta nocne ( nietoperz, sowa, kret, kot, jeż) dominowały pręciki w siatkówce, podczas gdy czopki dominowały u zwierząt dziennych (gołębie, kury, jaszczurki). Na podstawie tych danych Schultze zaproponował teorię dwoistości widzenia, zgodnie z którą pręciki zapewniają widzenie skotopowe, czyli widzenie przy niskim poziomie oświetlenia, a czopki realizują widzenie fotopowe i działają w jaśniejszym świetle. Należy jednak zaznaczyć, że koty doskonale widzą w ciągu dnia, a trzymane w niewoli jeże z łatwością przystosowują się do dziennego trybu życia; węże, w których siatkówce znajdują się głównie czopki, są dobrze zorientowane o zmierzchu.

Cechy morfologiczne pręcików i czopków. W siatkówce człowieka każde oko zawiera około 110-123 milionów pręcików i około 6-7 milionów czopków, tj. 130 milionów fotoreceptorów. W pobliżu żółta plama są to głównie stożki, a na obrzeżach - pręty.

Konstrukcja obrazu. Oko ma kilka ośrodków refrakcyjnych: rogówkę, płyn z przedniej i tylnej komory oka, kryształową twarz i ciało szkliste. Konstrukcja obrazu w takim układzie jest bardzo trudne, ponieważ każdy ośrodek refrakcyjny ma swój własny promień krzywizny i współczynnik załamania światła. Specjalne obliczenia wykazały, że możliwe jest zastosowanie uproszczonego modelu - zmniejszone oko i weź pod uwagę, że istnieje tylko jedna powierzchnia refrakcyjna - rogówka i jedna Punkt węzłowy(przez nią wiązka przeleci bez załamania), znajduje się w odległości 17 mm przed siatkówką (ryc. 60).

Ryż. Ryc. 60. Lokalizacja punktu węzłowego. 61. Budowa obrazu i tylne ognisko oka.

Aby zbudować obraz obiektu AB z każdego punktu ograniczającego pobierane są dwa promienie: po załamaniu jeden promień przechodzi przez ognisko, a drugi przechodzi przez punkt węzłowy bez załamania (ryc. 61). Punkt zbieżności tych promieni daje obraz punktów A I B- punkty A1 I B2 a co za tym idzie temat A1B1. Obraz jest rzeczywisty, odwrócony i pomniejszony. Znajomość odległości przedmiotu od oka średnica zewnętrzna, wielkość tematu AB oraz odległość od punktu węzłowego do siatkówki (17 mm), można obliczyć rozmiar obrazu. Aby to zrobić, z podobieństwa trójkątów AOB i L1B1O1, otrzymujemy równość stosunków:

Zdolność refrakcyjna oka wyraża się wzorem dioptrie. Soczewka o ogniskowej 1 m ma moc refrakcyjną równą jednej dioptrii.Aby określić moc refrakcyjną soczewki w dioptriach, należy podzielić ją przez ogniskową w środkach. Centrum- jest to punkt zbieżności po załamaniu promieni równoległych do soczewki. długość ogniskowa nazwij odległość od środka soczewki (dla oka od punktu węzłowego) ho focus.

Ludzkie oko jest nastawione na patrzenie na odległe obiekty: równoległe promienie pochodzące z bardzo odległego punktu świetlnego zbiegają się na siatkówce, a zatem skupia się na nim. Dlatego odległość Z od siatkówki do punktu węzłowego O jest ogniskową oka. Jeśli przyjmiemy, że jest równy 17 mm, wówczas moc refrakcyjna oka będzie równa:

Widzenie kolorów. Większość ludzi jest w stanie odróżnić kolory podstawowe od ich wielu odcieni. Wynika to z wpływu na fotoreceptory oscylacji elektromagnetycznych o różnych długościach fal, w tym dających wrażenie koloru fioletowego (397-424 nm), niebieskiego (435 nm), zielonego (546 nm), żółtego (589 nm) i czerwonego ( 671-700 nm). Dziś już nikt nie ma wątpliwości, że dla normalnego widzenia barwnego człowieka, dowolny odcień barwy można uzyskać przez addytywne zmieszanie 3 barw podstawowych – czerwonej (700 nm), zielonej (546 nm) i niebieskiej (435 nm). Kolor biały daje mieszaninę promieni wszystkich kolorów lub mieszaninę trzech kolorów podstawowych (czerwonego, zielonego i niebieskiego) lub przez zmieszanie dwóch tak zwanych sparowanych kolorów uzupełniających: czerwonego i niebieskiego, żółtego i niebieskiego.

Promienie świetlne o długości fali od 0,4 do 0,8 mikrona, powodując wzbudzenie w czopkach siatkówki, powodują pojawienie się wrażenia koloru przedmiotu. Wrażenie koloru czerwonego powstaje pod działaniem promieni o największej długości fali, fioletu - o najmniejszej.

Istnieją trzy rodzaje czopków w siatkówce, które reagują inaczej na czerwony, zielony i fioletowy. Niektóre czopki reagują głównie na czerwień, inne na zieleń, a jeszcze inne na fiolet. Te trzy kolory nazwano podstawowymi. Rejestracja potencjałów czynnościowych z pojedynczych komórek zwojowych siatkówki wykazała, że ​​kiedy oko jest oświetlane promieniami o różnych długościach fal, pobudzenie w niektórych komórkach - dominatorzy- występuje pod działaniem dowolnego koloru, w innych - modulatory- tylko na określonej długości fali. W tym przypadku zidentyfikowano 7 różnych modulatorów, odpowiadających na długość fali od 0,4 do 0,6 μm.

Poprzez optyczne mieszanie kolorów podstawowych można uzyskać wszystkie inne kolory widma i wszystkie odcienie. Czasami dochodzi do naruszeń postrzegania kolorów, w związku z którymi dana osoba nie rozróżnia niektórych kolorów. Takie odchylenie stwierdza się u 8% mężczyzn i 0,5% kobiet. Osoba może nie rozróżniać jednego, dwóch, aw rzadszych przypadkach wszystkich trzech kolorów podstawowych, tak że całość środowisko postrzegane w odcieniach szarości.

Dostosowanie. Czułość fotoreceptorów siatkówki na działanie bodźców świetlnych jest niezwykle wysoka. Jeden prążek siatkówki może zostać wzbudzony przez działanie 1-2 kwantów światła. Czułość może się zmieniać wraz ze zmianą światła. W ciemności wzrasta, a w świetle maleje.

Ciemna adaptacja, tj. obserwuje się znaczny wzrost czułości oka podczas przechodzenia z jasnego pokoju do ciemnego. W ciągu pierwszych dziesięciu minut przebywania w ciemności wrażliwość oka na światło wzrasta dziesiątki razy, a następnie w ciągu godziny – dziesiątki tysięcy razy. U źródła ciemna adaptacja istnieją dwa główne procesy - przywrócenie wizualnych pigmentów i zwiększenie obszaru pola receptywnego. Początkowo przywracane są wizualne pigmenty czopków, co jednak nie prowadzi do dużych zmian czułości oka, ponieważ bezwzględna czułość aparatu czopkowego jest niska. Pod koniec pierwszej godziny przebywania w ciemnej nucie rodopsyna pręcików zostaje przywrócona, co zwiększa czułość pręcików na światło 100-200 tys. widzenie peryferyjne). Ponadto w ciemności, na skutek osłabienia lub usunięcia hamowania bocznego (w procesie tym biorą udział neurony podkorowych i korowych ośrodków widzenia), zwiększa się obszar ośrodka pobudzającego pola receptywnego komórki zwojowej znacząco (jednocześnie zwiększa się konwergencja fotoreceptorów do neuronów dwubiegunowych, a neuronów dwubiegunowych - do komórki zwojowej). W wyniku tych zdarzeń dochodzi do sumowania przestrzennego na obrzeżach siatkówki wrażliwość na światło w ciemności wzrasta, ale jednocześnie zmniejsza się ostrość wzroku. Aktywacja współczulnego układu nerwowego i wzrost produkcji katecholamin zwiększają tempo adaptacji do ciemności.

Eksperymenty wykazały, że adaptacja zależy od wpływów pochodzących z ośrodkowego układu nerwowego. Tak więc oświetlenie jednego oka powoduje spadek wrażliwości na światło drugiego oka, które nie było naświetlane.

widzenie barw i metody jego określania

Przyjmuje się, że impulsy pochodzące z ośrodkowego układu nerwowego powodują zmianę liczby funkcjonujących komórek poziomych. Wraz ze wzrostem ich liczby zwiększa się liczba fotoreceptorów połączonych z jedną komórką zwojową, tj. Zwiększa się pole receptywne. Zapewnia to reakcję przy niższym natężeniu stymulacji światłem. Wraz ze wzrostem oświetlenia zmniejsza się liczba wzbudzonych komórek poziomych, czemu towarzyszy spadek czułości.

Podczas przejścia z ciemności do światła dochodzi do czasowej ślepoty, następnie stopniowo zmniejsza się czułość oka, tj. następuje adaptacja światła. Wiąże się to głównie ze zmniejszeniem pola recepcyjnego siatkówki.

Biofizyka widzenia barw KOLOR I POMIAR KOLORÓW Różne zjawiska widzenia barwnego szczególnie wyraźnie pokazują, że percepcja wzrokowa zależy nie tylko od rodzaju bodźców i pracy receptorów, ale także od charakteru przetwarzania sygnałów w system nerwowy. Różne części widma widzialnego wydają nam się różnie zabarwione, a podczas przejścia od fioletu i błękitu przez zieleń i żółć do czerwieni następuje ciągła zmiana doznań. Możemy jednak dostrzegać kolory, których nie ma w widmie, takie jak fiolet, który uzyskuje się przez zmieszanie czerwieni i niebieskiego. Zupełnie inny warunki fizyczne stymulacja wzrokowa może prowadzić do identycznego postrzegania kolorów. Na przykład monochromatycznej żółci nie można odróżnić od określonej mieszanki czystej zieleni i czystej czerwieni. Fenomenologię postrzegania barw opisują prawa widzenia barw, wywodzące się z wyników eksperymentów psychofizycznych. W oparciu o te prawa w ciągu ponad 100 lat opracowano kilka teorii widzenia barw. I dopiero w ciągu ostatnich 25 lat stało się możliwe bezpośrednie testowanie tych teorii metodami elektrofizjologii - poprzez rejestrację aktywności elektrycznej pojedynczych receptorów i neuronów układu wzrokowego. Fenomenologia postrzegania kolorów Świat wizualny osoby z normalnym widzeniem kolorów jest niezwykle nasycony odcieniami kolorów. Osoba może rozróżnić około 7 milionów różnych odcieni kolorów. Porównaj - w siatkówce znajduje się również około 7 milionów czopków. Jednak dobry monitor jest w stanie wyświetlić około 17 milionów kolorów (dokładniej 16'777'216). Cały ten zestaw można podzielić na dwie klasy - odcienie chromatyczne i achromatyczne. Barwy achromatyczne tworzą naturalną progresję od najjaśniejszej bieli do najgłębszej czerni, co odpowiada odczuciu czerni w zjawisku równoczesnego kontrastu (szara figura na białym tle wydaje się ciemniejsza niż ta sama figura na ciemnym). Odcienie chromatyczne kojarzone są z barwą powierzchni przedmiotów i charakteryzują się trzema właściwościami fenomenologicznymi: barwą, nasyceniem i jasnością. W przypadku świetlnych bodźców świetlnych (na przykład kolorowego źródła światła) atrybut „jasność” zastępuje się atrybutem „natężenie oświetlenia” (jasność). Monochromatyczne bodźce świetlne z ta sama energia, ale różne długości fal powodują różne wrażenie jasności. Widmowe krzywe jasności (lub krzywe czułości widmowej) zarówno dla widzenia fotopowego, jak i skotopowego są konstruowane na podstawie systematyczne pomiary ilość wypromieniowanej energii wymagana dla bodźców świetlnych o różnych długościach fali (bodźce monochromatyczne), aby wywołać jednakowe subiektywne odczucie jasności. Odcienie kolorów tworzą „naturalne” kontinuum. Ilościowo można to przedstawić jako koło kolorów, na którym podana jest sekwencja pojawiania się: czerwony, żółty, zielony, cyjan, magenta i ponownie czerwony. Odcień i nasycenie razem określają nasycenie lub poziom koloru. Nasycenie odnosi się do tego, ile bieli lub czerni jest w kolorze. Na przykład, jeśli zmieszasz czystą czerwień z bielą, otrzymasz różowy odcień. Dowolny kolor może być reprezentowany przez punkt w trójwymiarowym „ciele koloru”. Jednym z pierwszych przykładów „kolorowego ciała” jest sfera kolorów niemieckiego artysty F. Runge (1810). Każdy kolor odpowiada tutaj określonemu obszarowi znajdującemu się na powierzchni lub wewnątrz kuli. Ta reprezentacja może być wykorzystana do opisania następujących najważniejszych praw jakościowych postrzegania kolorów. Postrzegane kolory tworzą kontinuum; innymi słowy bliskie kolory przechodzą jedna w drugą płynnie, bez przeskoku. Każdy punkt w colorbody może być dokładnie zdefiniowany przez trzy zmienne. W strukturze ciała barwnego znajdują się punkty biegunowe – takie kolory dopełniające jak czerń i biel, zieleń i czerwień, błękit i żółć, znajdują się po przeciwnych stronach kuli. We współczesnych metrycznych systemach kolorystycznych postrzeganie kolorów opisywane jest na podstawie trzech zmiennych – barwy, nasycenia i jasności. Odbywa się to w celu wyjaśnienia praw przesunięcia kolorów, które zostaną omówione poniżej, oraz w celu określenia poziomów identycznej percepcji kolorów. W metrycznych systemach trójwymiarowych niesferyczna bryła koloru jest tworzona ze zwykłej sfery koloru poprzez jej odkształcenie. Celem tworzenia takich metrycznych systemów barw (w Niemczech stosuje się opracowany przez Richtera system kolorów DIN) nie jest fizjologiczne wyjaśnienie widzenia barw, lecz jednoznaczne opisanie cech postrzegania barw. Jednakże, gdy zostanie przedstawiona kompleksowa fizjologiczna teoria widzenia barw (jak dotąd nie ma takiej teorii), musi ona być w stanie wyjaśnić strukturę przestrzeni barw. mieszanie kolorów Addytywne mieszanie kolorów występuje, gdy promienie świetlne o różnych długościach fal padają w ten sam punkt na siatkówce. Na przykład w anomaloskopie, przyrządzie używanym do diagnozowania zaburzeń widzenia barw, jeden bodziec świetlny (na przykład czysto żółty o długości fali 589 nm) jest rzutowany na połowę koła, podczas gdy mieszanka kolorów (na przykład czysta czerwień przy długości fali 671 nm i czysta zieleń przy długości fali 546 nm) - na drugiej połowie. Addytywną mieszaninę widmową, która daje wrażenie identyczne z czystym kolorem, można znaleźć na podstawie następującego „równania mieszania kolorów”: a (czerwony, 671) + b (zielony, 546) c (żółty, 589)(1) Symbol oznacza równoważność wrażeń i nie ma znaczenia matematycznego, a, b i c to współczynniki oświetlenia. Dla osoby z prawidłowym widzeniem kolorów dla składnika czerwonego współczynnik należy przyjąć w przybliżeniu równy 40, a dla składnika zielonego - około 33 jednostek względnych (jeżeli oświetlenie dla składnika żółtego przyjmuje się jako 100 jednostek). Jeżeli zmieszamy dwa monochromatyczne bodźce świetlne, jeden w zakresie od 430 do 555 nm, a drugi w zakresie od 492 do 660 nm, i zmieszamy je addytywnie, to odcień otrzymanej mieszaniny barw będzie albo biały, albo będzie odpowiadał czysty kolor o długości fali między długościami fal mieszanych kolorów. Jeśli jednak długość fali jednego z bodźców monochromatycznych przekracza 660, a drugiego nie osiąga 430 nm, wówczas uzyskuje się fioletowe tony barwne, których nie ma w widmie. Biały kolor. Dla każdego odcienia koloru koło kolorów jest tak inny odcień koloru, że po zmieszaniu daje biały kolor. Stałe (współczynniki wagowe aib) mieszanie równań a(F1 ) + b (F2 )K (biały) (2) zależy od definicji „białego”.

Kolor i wizja

Dowolną parę odcieni F1, F2 spełniającą równanie (2) nazywamy kolorami dopełniającymi.

Subtraktywne mieszanie kolorów. Różni się od addytywnego mieszania kolorów tym, że jest procesem czysto fizycznym. Jeśli biel zostanie przepuszczona przez dwa szerokopasmowe filtry, najpierw żółty, a następnie cyjan, otrzymana subtraktywna mieszanina będzie zielona, ​​ponieważ tylko zielone światło może przejść przez oba filtry. Artysta mieszający farby wytwarza subtraktywne mieszanie kolorów, ponieważ poszczególne granulki farby działają jak filtry kolorów o szerokim paśmie.

TRICHROMATYCZNOŚĆ

W przypadku normalnego widzenia kolorów dowolny dany odcień koloru (F4) można uzyskać przez addytywne zmieszanie trzech zdefiniowanych odcieni kolorów F1-F3. Ten warunek konieczny i wystarczający jest opisany następujące równanie postrzeganie kolorów:

a(F1 ) + b (F2 ) + c (F3 ) d (F4 } (3)

Zgodnie z międzynarodową konwencją jako barwy podstawowe (podstawowe) F1, F2, F3 wybiera się kolory czyste o długości fali 700 nm (czerwony), 546 nm (zielony) i 435 nm (niebieski), które mogą być wykorzystane do zbudowania nowoczesnej barwy systemy. ). Aby uzyskać kolor biały przy mieszaniu addytywnym, współczynniki wagowe tych kolorów podstawowych (a, b i c) muszą być powiązane następującą zależnością:

za + b + do + re = 1 (4)

Wyniki eksperymentów fizjologicznych dotyczących percepcji kolorów, opisane równaniami (1) - (4), można przedstawić w postaci diagramu chromatyczności („trójkąt kolorów”), który jest zbyt złożony, aby można go było przedstawić w tej pracy. Taki diagram różni się od trójwymiarowej reprezentacji kolorów tym, że brakuje tu jednego parametru – „jasności”. Zgodnie z tym schematem, gdy dwa kolory są mieszane, wynikowy kolor leży na linii prostej łączącej dwa oryginalne kolory. Aby znaleźć pary kolorów dopełniających się z tego schematu, należy poprowadzić linię prostą przez „biały punkt”.

Kolory używane w telewizji kolorowej uzyskuje się przez addytywne mieszanie trzech kolorów wybranych analogicznie do równania (3).

TEORIE WIDZENIA KOLORU

Trójskładnikowa teoria widzenia barw

Z równania (3) i diagramu barw wynika, że ​​widzenie barw opiera się na trzech niezależnych procesach fizjologicznych. Trójskładnikowa teoria widzenia barw (Jung, Maxwell, Helmholtz) postuluje obecność trzech różnych typów czopków, które działają jako niezależne odbiorniki, jeśli oświetlenie jest fotopowe. Kombinacje sygnałów odbieranych z receptorów są przetwarzane w systemach neuronowych w celu postrzegania jasności i koloru. Słuszność tej teorii potwierdzają prawa mieszania się kolorów, a także wiele czynników psychofizjologicznych. Na przykład przy dolnej granicy czułości fotopowej tylko trzy składniki mogą różnić się widmem - czerwonym, zielonym i niebieskim.

Pierwsze obiektywne dane potwierdzające hipotezę o obecności trzech typów receptorów widzenia barwnego uzyskano za pomocą pomiarów mikrospektrofotometrycznych pojedynczych czopków, a także rejestrując specyficzne dla koloru potencjały receptorów czopków w siatkówkach zwierząt z widzeniem barwnym.

Teoria koloru przeciwnika

Jeśli jasnozielony pierścień otacza szary okrąg, to ten ostatni nabiera czerwonego koloru w wyniku jednoczesnego kontrastu kolorów. Zjawiska jednoczesnego kontrastu kolorów i sekwencyjnego kontrastu kolorów posłużyły za podstawę teorii przeciwstawnych kolorów, zaproponowanej w XIX wieku. Goeringa. Hering zasugerował, że istnieją cztery podstawowe kolory - czerwony, żółty, zielony i niebieski - i że są one łączone w pary poprzez dwa antagonistyczne mechanizmy - mechanizm zielono-czerwony i mechanizm żółto-niebieski. Postulowano również trzeci mechanizm przeciwstawny dla kolorów achromatycznie dopełniających się – bieli i czerni. Ze względu na polarny charakter postrzegania tych kolorów, Hering nazwał te pary kolorów „kolorami przeciwnika”. Z jego teorii wynika, że ​​nie może być takich kolorów jak „zielonkawo-czerwony” i „niebieskawo-żółty”.

Tak więc teoria przeciwnych kolorów postuluje obecność antagonistycznych mechanizmów neuronowych specyficznych dla koloru. Na przykład, jeśli taki neuron jest pobudzany pod działaniem bodźca zielonego światła, to bodziec czerwony powinien powodować jego hamowanie. Mechanizmy sprzeciwu zaproponowane przez Goeringa uzyskały częściowe poparcie po tym, jak nauczyły się rejestrować aktywność komórki nerwowe bezpośrednio związane z receptorami. Tak więc u niektórych kręgowców z widzeniem kolorów znaleziono poziome komórki „czerwono-zielone” i „żółto-niebieskie”. W komórkach kanału „czerwono-zielonego” potencjał spoczynkowy błony zmienia się i komórka hiperpolaryzuje, jeśli światło o widmie 400-600 nm pada na jej pole receptywne, a depolaryzuje, gdy przyłożony jest bodziec o długości fali większej niż 600 nm . Komórki kanału „żółto-niebieskiego” hiperpolaryzują pod wpływem światła o długości fali mniejszej niż 530 nm i depolaryzują w zakresie 530-620 nm.

Na podstawie takich danych neurofizjologicznych można zbudować proste sieci neuronowe, które pozwalają wyjaśnić, w jaki sposób połączyć ze sobą trzy niezależne układy czopków, aby wywołać kolorową reakcję neuronów na wyższych poziomach układu wzrokowego.

Teoria stref

Swego czasu toczyły się gorące dyskusje między zwolennikami każdej z opisanych teorii. Jednak teorie te można teraz uznać za uzupełniające interpretacje widzenia kolorów. Strefowa teoria Crissa, zaproponowana 80 lat temu, była próbą syntetycznego połączenia tych dwóch konkurencyjnych teorii. Pokazuje, że teoria trójskładnikowa jest odpowiednia do opisu funkcjonowania poziomu receptorowego, a teoria przeciwna do opisu układów neuronalnych więcej wysoki poziom system wizualny.

ZABURZENIA WIDZENIA KOLORU

Różne zmiany patologiczne, które zaburzają postrzeganie kolorów, mogą wystąpić na poziomie pigmentów wzrokowych, na poziomie przetwarzania sygnału w fotoreceptorach lub w wysokich partiach układu wzrokowego, a także w aparacie dioptrii samego oka.

Poniżej opisano zaburzenia widzenia barw, które są wrodzone i prawie zawsze dotyczą obu oczu. Przypadki upośledzenia postrzegania kolorów tylko jednym okiem są niezwykle rzadkie. W tym drugim przypadku pacjent ma możliwość opisania subiektywnych zjawisk upośledzenia widzenia barw, ponieważ może porównać swoje odczucia uzyskane przy pomocy prawego i lewego oka.

anomalie widzenia kolorów

Anomalie są zwykle nazywane tymi lub innymi drobnymi naruszeniami postrzegania kolorów. Są dziedziczone jako cecha recesywna sprzężona z chromosomem X. Wszystkie osoby z anomalią koloru są trichromatycznymi, tj. oni, podobnie jak ludzie z normalnym widzeniem kolorów, muszą użyć trzech podstawowych kolorów, aby w pełni opisać widzialny kolor (Równanie 3).

Jednak anomalie są mniej zdolne do rozróżnienia niektórych kolorów niż trichromaty o normalnym wzroku, aw testach dopasowywania kolorów używają czerwonego i zielonego w różnych proporcjach. Badanie na anomaloskopie pokazuje, że z protanomalią zgodnie z ur. (1) w mieszance kolorów jest więcej czerwieni niż normalnie, aw deuteranomalii jest więcej zieleni niż to konieczne w mieszance. W rzadkich przypadkach tritanomalii kanał żółto-niebieski jest zakłócony.

dichromiany

Różne formy dichromatopsji są również dziedziczone jako cechy recesywne sprzężone z chromosomem X. Dichromaty mogą opisać wszystkie kolory, które widzą, za pomocą tylko dwóch czystych kolorów (Równanie 3). Zarówno protanopy, jak i deuteranopy mają zakłócony czerwono-zielony kanał. Protanopy mylą czerwień z czernią, ciemnoszarym, brązowym, aw niektórych przypadkach, jak deuteranopy, z zielonym. Pewna część widma wydaje im się achromatyczna. Dla protanopu region ten wynosi od 480 do 495 nm, dla deuteranopu od 495 do 500 nm. Rzadko spotykane tritanopy mylą kolor żółty z niebieskim. Niebiesko-fioletowy koniec widma wydaje im się achromatyczny - jak przejście od szarości do czerni. Obszar widma między 565 a 575 nm jest również postrzegany przez tritanopy jako achromatyczny.

Całkowita ślepota barw

Mniej niż 0,01% wszystkich ludzi cierpi na całkowitą ślepotę barw. Ci monochromatycy postrzegają otaczający ich świat jako czarno-biały film, tj. rozróżniane są tylko gradacje szarości. Takie monochromaty zwykle wykazują naruszenie adaptacji światła na fotopowym poziomie oświetlenia. Ze względu na to, że oczy monochromatów łatwo oślepiają, słabo rozróżniają kształt w świetle dziennym, co powoduje światłowstręt. Dlatego noszą ciemne okulary nawet w normalnym świetle dziennym. W siatkówce monochromatów badanie histologiczne zwykle nie stwierdza żadnych anomalii. Uważa się, że zamiast wizualnego pigmentu ich czopki zawierają rodopsynę.

Zaburzenia aparatu prętowego

Osoby z anomaliami pręcików normalnie postrzegają kolory, ale mają znacznie zmniejszoną zdolność adaptacji do ciemności. Przyczyną takiej „kurzej ślepoty”, czyli nyktalopii, może być niedostateczna zawartość w spożywanym pożywieniu witaminy A1, która jest materiałem wyjściowym do syntezy siatkówki.

Diagnostyka zaburzeń widzenia barw

Ponieważ zaburzenia widzenia barw są dziedziczone jako cecha sprzężona z chromosomem X, znacznie częściej występują u mężczyzn niż u kobiet. Częstość protanomalii u mężczyzn wynosi około 0,9%, protanopii - 1,1%, deuteranomalii 3-4% i deuteranopii - 1,5%. Tritanomalia i tritanopia są niezwykle rzadkie. U kobiet deuteranomalia występuje z częstością 0,3%, a protanomalia - 0,5%.

Ponieważ istnieje wiele zawodów, które wymagają normalnego widzenia kolorów (na przykład kierowcy, piloci, mechanicy, projektanci mody), należy sprawdzić widzenie kolorów u wszystkich dzieci, aby następnie wziąć pod uwagę obecność anomalii przy wyborze zawodu. Jeden prosty test wykorzystuje „pseudoizochromatyczne” tablice Ishihary. Tabletki te są oznaczone plamkami o różnej wielkości i kolorze, ułożonymi tak, aby tworzyły litery, znaki lub cyfry. Plamy o różnych kolorach mają ten sam poziom jasności. Osoby z zaburzeniami widzenia barw nie są w stanie dostrzec niektórych symboli (zależy to od koloru plam, z których się tworzą). Wykorzystując różne wersje tablic Ishihary można wiarygodnie wykrywać zaburzenia widzenia barw.Dokładna diagnoza możliwa jest przy pomocy testów mieszania barw opartych na równaniach (1) - (3).

Literatura

J. Dudel, M. Zimmerman, R. Schmidt, O. Grusser i wsp. Human Physiology, 2 vol., przetłumaczone z angielskiego, Mir, 1985

Ch. wyd. BV Pietrowski. Popularna encyklopedia medyczna, st. „Wizja” „Widzenie kolorów”, „Encyklopedia radziecka”, 1988

VG Eliseev, Yu.I. Afanasiew, NA Yurina. Histologia, „Medycyna”, 1983 Dodaj dokument do swojego bloga lub strony internetowej Twoja ocena tego dokumentu będzie pierwszą. Twój znak:

W analizatorze wizualnym dopuszcza się istnienie głównie trzech rodzajów odbiorników koloru, czyli elementów wykrywających kolor (ryc. 35). Pierwsza (protos) jest najsilniej wzbudzana przez długie fale świetlne, słabsza przez fale średnie, a jeszcze słabsza przez krótkie. Drugi (deuteros) jest silniej wzbudzany przez fale średnie, słabszy przez długie i krótkie fale świetlne. Trzeci (trytos) jest słabo wzbudzany przez fale długie, silniejszy przez fale średnie, a przede wszystkim przez fale krótkie. Dlatego światło o dowolnej długości fali pobudza wszystkie trzy odbiorniki kolorów, ale w różnym stopniu.

Ryż. 35. Trójskładnikowe widzenie kolorów (schemat); litery wskazują kolory widma.

Widzenie kolorów jest zwykle nazywane trichromatycznym, ponieważ do uzyskania ponad 13 000 różnych tonów i odcieni potrzebne są tylko 3 kolory. Istnieją przesłanki wskazujące na czteroskładnikową i polichromatyczną naturę widzenia barwnego.

Zaburzenia widzenia barw mogą być wrodzone lub nabyte.

Wrodzone zaburzenia widzenia barw mają charakter dichromazji i polegają na osłabieniu lub całkowitej utracie funkcji jednej z trzech składowych (z utratą składowej postrzegającej kolor czerwony – protanopia, zieleni – deuteranopia i błękitu – tritanopia).

Bardzo forma pospolita dichromasia - mieszanka kolorów czerwonego i zielonego. Po raz pierwszy dichromatyzm został opisany przez Daltona i dlatego ten rodzaj zaburzenia widzenia barw nazywa się ślepotą barw. Wrodzona tritanopia (ślepota na kolor niebieski) prawie nigdy nie występuje.

Spadek postrzegania kolorów występuje u mężczyzn 100 razy częściej niż u kobiet. Wśród chłopców wiek szkolny zaburzenie widzenia barw występuje u około 5%, a wśród dziewcząt tylko w 0,5% przypadków. Zaburzenia widzenia kolorów są dziedziczone.

Nabyte zaburzenia widzenia kolorów charakteryzują się widzeniem wszystkich obiektów w jednym kolorze. Ta patologia jest wyjaśniona rózne powody. Tak więc erytropsja (widzenie wszystkiego w czerwonym świetle) występuje po oślepieniu oczu światłem z powiększoną źrenicą. Cyanopsia (niebieskie widzenie) rozwija się po usunięciu zaćmy, kiedy wiele krótkofalowych promieni świetlnych dostaje się do oka z powodu usunięcia soczewki, która je opóźnia.

Chloropsia (widzenie w kolorze zielonym) i xanthopsia (widzenie w kolorze zielonym). żółty) powstają w wyniku zabarwienia przezroczystych mediów oka żółtaczką, zatrucia chinakryną, santoniną, kwas nikotynowy itp. Naruszenia widzenia kolorów są możliwe przy właściwej patologii zapalnej i dystroficznej naczyniówka i siatkówki. Osobliwością nabytych zaburzeń postrzegania kolorów jest przede wszystkim to, że wrażliwość oka jest zmniejszona w stosunku do wszystkich kolorów podstawowych, ponieważ ta wrażliwość jest zmienna, labilna.

Widzenie kolorów jest najczęściej badane przy użyciu specjalnych tabel polichromatycznych Rabkina (metoda samogłoskowa).

Istnieją również ciche metody określania widzenia kolorów. Chłopcom lepiej jest oferować wybór mozaik w tym samym tonie, a dziewczętom wybór nici.

Korzystanie z tabel jest szczególnie cenne w praktyce dziecięcej, gdy jest ich dużo badania subiektywne ze względu na mały wiek pacjentów jest niewykonalne. Liczby na stołach są dostępne, a dla młodszy wiek możemy ograniczyć się do tego, że dziecko prowadzi pędzelkiem wskaźnik po numerze, który rozróżnia, ale nie wie jak go nazwać.

Należy pamiętać, że rozwój percepcji kolorów jest opóźniony, jeśli noworodek jest trzymany w pomieszczeniu o słabym oświetleniu. Ponadto tworzenie widzenia kolorów wynika z rozwoju warunkowych połączeń odruchowych. Dlatego za prawidłowy rozwój widzenie kolorów, konieczne jest stworzenie dzieciom warunków z dobrym oświetleniem iz młodym wieku zwrócić jego uwagę na jasne zabawki, umieszczając je w znacznej odległości od oczu (50 cm lub więcej) i zmieniając ich kolory. Wybierając zabawki, pamiętaj o tym dołek najbardziej wrażliwy na żółto-zieloną i pomarańczową część widma i mniej wrażliwy na niebieski. Wraz ze wzrostem oświetlenia wszystkie kolory z wyjątkiem niebieskiego, niebiesko-zielonego, żółtego i fioletowo-karmazynowego są postrzegane jako kolory żółto-białe ze względu na zmianę jasności.

Girlandy dziecięce powinny mieć pośrodku żółte, pomarańczowe, czerwone i zielone kulki, a na krawędziach kulki z domieszką niebieskiego, niebieskiego, białego, ciemnego.

Podlega funkcji rozróżniania kolorów ludzkiego analizatora wizualnego dzienny biorytm z maksymalną czułością przy 13-15 godzinach w czerwonej, żółtej, zielonej i niebieskiej części widma.

Kowalewski E.I.

Zdolność człowieka do rozróżniania kolorów jest ważna dla wielu aspektów jego życia, często ją nadając koloryt emocjonalny. Goethe napisał: „Żółty kolor cieszy oko, rozszerza serce, ożywia ducha i od razu czujemy ciepło. Wręcz przeciwnie, kolor niebieski przedstawia wszystko w smutny sposób. Kontemplacja różnorodności barw natury, obrazy wielkich artystów, kolorowe fotografie i artystyczne kolorowe filmy, kolorowa telewizja dają człowiekowi przyjemność estetyczną.

Veliko wartość praktyczna widzenie kolorów. Rozróżnianie kolorów pozwala lepiej poznać otaczający Cię świat, wydobyć najdoskonalszy kolor reakcje chemiczne, zarządzać statki kosmiczne, ruchu transportu kolejowego, drogowego i lotniczego, do diagnozowania zmian w kolorze skóry, błon śluzowych, dna oka, ognisk zapalnych lub nowotworowych itp. Bez widzenia barw praca dermatologów, pediatrów, okulistów i innych osób mających mieć do czynienia z różnymi kolorami przedmiotów. Nawet wydajność osoby zależy od koloru i oświetlenia pomieszczenia, w którym pracuje. Na przykład różowawy i zielony kolor otaczających ścian i przedmiotów uspokaja, żółtawy, pomarańczowy - ożywia, czarny, czerwony, niebieski - opony itp. Biorąc pod uwagę wpływ kolorów na stan psycho-emocjonalny zagadnienia malowania ścian i sufitów w pomieszczeniach o różnym przeznaczeniu (sypialnia, jadalnia itp.), zabawkach, ubraniach itp.

Rozwój widzenia barw przebiega równolegle z rozwojem ostrości wzroku, jednak jego obecność można ocenić znacznie później. Pierwsza mniej lub bardziej wyraźna reakcja na jaskrawoczerwone, żółte i zielone kolory pojawia się u dziecka w pierwszych sześciu miesiącach jego życia. Normalne powstawanie widzenia barwnego zależy od intensywności światła.

Udowodniono, że światło rozchodzi się w postaci fal o różnych długościach fal, mierzonych w nanometrach (nm). Część widma widoczna dla oka leży pomiędzy promieniami o długości fali od 393 do 759 nm. To widzialne widmo można podzielić na sekcje o różnej chromatyczności. Promienie światła o dużej długości fali powodują wrażenie czerwieni, o małej długości fali - niebieskiej i fioletowej. Promienie światła, których długość leży w przerwie między nimi, powodują wrażenie koloru pomarańczowego, żółtego, zielonego i niebieskiego (tab. 4).

Wszystkie kolory dzielą się na achromatyczne (biały, czarny i wszystko pomiędzy, szary) i chromatyczne (inne). Kolory chromatyczne różnią się od siebie trzema głównymi aspektami: odcieniem, jasnością i nasyceniem.
Odcień to główna ilość każdego koloru chromatycznego, znak, który pozwala przypisać dany kolor przez podobieństwo do określonego koloru widma (kolory achromatyczne nie mają odcienia). Ludzkie oko może rozróżnić do 180 odcieni kolorów.
Jasność lub jaskrawość koloru charakteryzuje się stopniem jego bliskości do bieli. Jasność to najprostsze subiektywne odczucie natężenia światła docierającego do oka. ludzkie oko może rozróżnić do 600 gradacji każdego odcienia koloru na podstawie jego jasności, jasności.

Nasycenie barwy chromatycznej to stopień, w jakim różni się ona od barwy achromatycznej o tej samej jasności. Jest to niejako „gęstość” głównego odcienia koloru i różnych zanieczyszczeń. Ludzkie oko rozróżnia około 10 stopni o różnym nasyceniu tonów barwnych.

Jeśli pomnożymy liczbę rozróżnialnych przejść tonacji barw, jasności i nasycenia barw chromatycznych (180x600x10 "1 080 000)", to okaże się, że oko ludzkie potrafi rozróżnić ponad milion odcieni barw. W rzeczywistości oko ludzkie rozróżnia tylko ok. 13 000 odcieni kolorów.

Ludzki analizator wizualny ma zdolność syntetyczną, polegającą na optycznym mieszaniu kolorów. Przejawia się to na przykład w tym, że złożone światło dzienne odbierane jest jako białe. Optyczne mieszanie kolorów jest spowodowane równoczesnym wzbudzeniem oka różnymi kolorami i zamiast kilku kolorów składowych uzyskuje się jeden wynikowy kolor.

Mieszankę kolorów uzyskuje się nie tylko wtedy, gdy oba kolory są wysyłane do jednego oka, ale także wtedy, gdy światło monochromatyczne jednego tonu jest kierowane do jednego oka, a drugiego do drugiego. Takie obuoczne mieszanie kolorów sugeruje, że główną rolę w jego realizacji odgrywają procesy ośrodkowe (w mózgu), a nie obwodowe (w siatkówce).

M. V. Łomonosow w 1757 roku po raz pierwszy wykazał, że jeśli 3 kolory są uważane za podstawowe w kole kolorów, to mieszając je w parach (3 pary) można stworzyć dowolne inne (pośrednie w tych parach w kole kolorów). Potwierdził to Thomas Jung w Anglii (1802), a później Helmholtz w Niemczech. W ten sposób położono podwaliny pod trójskładnikową teorię widzenia kolorów, która schematycznie przedstawia się następująco.
W analizatorze wizualnym dopuszcza się istnienie głównie trzech rodzajów odbiorników koloru, czyli elementów wykrywających kolor (ryc. 35). Pierwsza (protos) jest najsilniej wzbudzana przez długie fale świetlne, słabsza przez fale średnie, a jeszcze słabsza przez krótkie. Drugi (deuteros) jest silniej wzbudzany przez fale średnie, słabszy przez długie i krótkie fale świetlne. Trzeci (trytos) jest słabo wzbudzany przez fale długie, silniejszy przez fale średnie, a przede wszystkim przez fale krótkie. Dlatego światło o dowolnej długości fali pobudza wszystkie trzy odbiorniki kolorów, ale w różnym stopniu.

Widzenie kolorów jest zwykle nazywane trichromatycznym, ponieważ do uzyskania ponad 13 000 różnych tonów i odcieni potrzebne są tylko 3 kolory. Istnieją przesłanki wskazujące na czteroskładnikową i polichromatyczną naturę widzenia barwnego.
Zaburzenia widzenia barw mogą być wrodzone lub nabyte.

Wrodzone widzenie barw ma charakter dichromazji i polega na osłabieniu lub całkowitej utracie funkcji jednej z trzech składowych (z utratą składowej postrzegającej kolor czerwony – protanopia, zieleni – deuteranopia i błękitu – tritanopia). Najczęstszą formą dichromacji jest mieszanka czerwieni i zieleni. Po raz pierwszy dichromatyzm został opisany przez Daltona i dlatego ten rodzaj zaburzenia widzenia barw nazywa się ślepotą barw. Wrodzona tritanopia pai (ślepota na kolor niebieski) prawie nigdy nie występuje.

Spadek postrzegania kolorów występuje u mężczyzn 100 razy częściej niż u kobiet. Wśród chłopców w wieku szkolnym zaburzenia widzenia barw stwierdza się u około 5%, a wśród dziewcząt tylko w 0,5% przypadków. Zaburzenia widzenia kolorów są dziedziczone.
Nabyte zaburzenia widzenia kolorów charakteryzują się widzeniem wszystkich obiektów w jednym kolorze. Ta patologia wynika z różnych przyczyn. Tak więc erytropsja (widzenie wszystkiego w czerwonym świetle) występuje po oślepieniu oczu światłem z powiększoną źrenicą. Cyanopsia (niebieskie widzenie) rozwija się po ekstrakcji zaćmy, kiedy wiele krótkofalowych promieni świetlnych dostaje się do oka z powodu usunięcia soczewki, która je opóźnia. Chloropsia (widzenie zielone) i xanthopsia (widzenie żółte) występują z powodu zabarwienia przezroczystych mediów oka żółtaczką, zatrucia chinakryną, santoniną, kwasem nikotynowym itp. Zaburzenia widzenia kolorów są możliwe przy zapalnej i zwyrodnieniowej patologii naczyniówki i siatkówki właściwej. Osobliwością nabytych zaburzeń postrzegania kolorów jest przede wszystkim to, że wrażliwość oka jest zmniejszona w stosunku do wszystkich kolorów podstawowych, ponieważ ta wrażliwość jest zmienna, labilna.

Widzenie kolorów jest najczęściej badane przy użyciu specjalnych tabel polichromatycznych Rabkina (metoda samogłoskowa).
Istnieją również ciche metody określania widzenia kolorów. Chłopcom lepiej jest oferować wybór mozaik w tym samym tonie, a dziewczętom wybór nici.

Wykorzystanie tabel jest szczególnie cenne w praktyce pediatrycznej, gdy wiele subiektywnych badań nie jest wykonalnych ze względu na mały wiek pacjentów. Liczby na tabliczkach są dostępne, a dla najmłodszego wieku można ograniczyć się do tego, że dziecko prowadzi je pędzelkiem ze wskaźnikiem po cyfrze, którą rozróżnia, ale nie wie jak ją nazwać.

Należy pamiętać, że rozwój percepcji kolorów jest opóźniony, jeśli noworodek jest trzymany w pomieszczeniu o słabym oświetleniu. Ponadto tworzenie widzenia kolorów wynika z rozwoju warunkowych połączeń odruchowych. Dlatego dla prawidłowego rozwoju widzenia barw konieczne jest stworzenie dzieciom dobrych warunków oświetleniowych i już od najmłodszych lat zwracanie uwagi na jasne zabawki, umieszczając je w znacznej odległości od oczu (50 cm lub więcej). i zmieniając ich kolory. Wybierając zabawki, należy pamiętać, że dołek jest najbardziej wrażliwy na żółto-zieloną i pomarańczową część widma, a mało wrażliwy na niebieski. Przy zwiększonym oświetleniu wszystkie kolory z wyjątkiem niebieskiego, niebiesko-zielonego, żółtego i fioletowo-karmazynowego są postrzegane jako kolory żółto-białe ze względu na zmianę jasności.
Girlandy dziecięce powinny mieć pośrodku żółte, pomarańczowe, czerwone i zielone kulki, a na krawędziach kulki z domieszką niebieskiego, niebieskiego, białego, ciemnego.

Funkcja rozróżniania kolorów ludzkiego analizatora wizualnego podlega codziennemu biorytmowi z maksymalną czułością po 13-15 godzinach w czerwonej, żółtej, zielonej i niebieskiej części widma.