Схема зрительного рецептора психология: ПСИХОЛОГИЯ ЗРИТЕЛЬНОГО ОЩУЩЕНИЯ И ВОСПРИЯТИЯ

ОЩУЩЕНИЕ — Страница 2 из 6

10.12.2011 admin 0

Стандартный

(0 оценок, среднее: 0,00 из 5)
Для того чтобы оценить запись, вы должны быть зарегистрированным пользователем сайта.

Загрузка…

Ощущения являются продуктом деятельности анализаторов человека. Анализатором называют взаимосвязанный комплекс нервных образований, который осуществляет прием сигналов, их трансформацию, настройку рецепторного аппарата, передачу информации к нервным центрам, ее обработку и расшифровку. И. П. Павлов считал, что анализатор состоит из трех элементов: органа чувств, проводящего пути и коркового отдела. Согласно современным представлениям в состав анализатора входит как минимум пять отделов:

1. рецепторный;
2. проводниковый;
3. блок настройки;
4. блок фильтрации;
5. блок анализа.

Так как проводниковый отдел, по сути, представляет собой всего лишь «электрический кабель», проводящий электрические импульсы, наиболее важную роль выполняют четыре отдела анализатора (рис.

5.2). Система обратной связи позволяет вносить корректировку в работу рецепторного отдела при изменении внешних условий (например, тонкую настройку анализатора при разной силе воздействия).

Рис. 5.2. Схема строения анализатора

Если в качестве примера взять зрительный анализатор человека, через который поступает большая часть информации, то эти пять отделов представлены конкретными нервными центрами (табл. 5.1).

Таблица 5.1. Структурно-функциональные характеристики составных элементов зрительного анализатора

Составные элементы (блоки) зрительного анализатора	Строение	Функции
Рецепторный блок	Образован специальными фоторецепторными клетками (палочками и колбочками)	Фоторецепторы способны вырабатывать электрические потенциалы в ответ на воздействие света на глаз человека
Проводящий блок	Образован сначала зрительными нервами, а после их перекреста — зрительным трактом	Проведение электрических импульсов от рецепторов к мозгу
Блок настройки	Передние бугры четверохолмия среднего мозга	Отвечает за формирование четкого изображения на сетчатке глаза. Четкость обеспечивается, во-первых, созданием оптимального уровня освещенности, а во-вторых, точной фокусировкой изображение на сетчатке. Первая задача осуществляется путем автоматического изменения диметра зрачкового отверстия, а вторая — путем изменения кривизны хрусталика
Блок фильтрации	Таламус (латеральные коленчатые тела)	Обеспечивает пропускание к коре больших полушарий только новой информации, отсеивая повторяющиеся сигналы
Блок анализа	Соответствующий участок коры больших полушарий (для зрительного анализатора — затылочная доля)	Обеспечивает подробный анализ изображения и формирование зрительных ощущений — то есть только в этом отделе мозга физиологические явления трансформируются в психические

Помимо зрительного анализатора, с помощью которого человек получает значительную долю информации об окружающем мире, для составления целостной картины мира важны и иные анализаторы, воспринимающие химические, механические, температурные и иные изменения внешней и внутренней среды (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Основные анализаторы человека

При этом контактные и дистантные воздействия анализируются различными анализаторами. Так, у человека существуют дистантный химический анализатор (обонятельный) и контактный (вкусовой), дистантный механический анализатор (слуховой) и контактный (тактильный).

Страницы статьи: 1 2 3 4 5 6

Устройство зрительного анализатора, его роль в деятельности человека-оператора и классификация его количественных характеристик.

Раздражителем зрительного анализатора является световая энергия, а рецептором – глаз. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. Человек-оператор около 90% всей информации получает через зрительный анализатор.

Возможность зрительного восприятия определяется энергетическими, информационными, пространственными и временными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. Совокупность этих характеристик и их численные значения определяют видимость объекта (сигнала) для глаза.

В соответствии с названными характеристиками сигналов можно выделить четыре группы характеристик зрительного анализатора:

• энергетические;

• информационные;

• пространственные;

• временные.

Энергетические характеристики зрительного анализатора определяются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся:

Информационные характеристики

Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность, то есть то количество информации, которое анализатор способен принять в единицу времени.

Пространственные характеристики зрительного анализатора определяются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их месторасположением в пространстве.

К ним относятся:

Временные характеристики

Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при тех или иных условиях работы оператора. К ним относятся:

• латентный (скрытый) период,

• длительность инерции ощущения,

• критическая частота мельканий,

• время адаптации,

• время информационного поиска.

Энергетические характеристики зрительного анализатора определяются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся:

Яркость. Световой поток, излучаемый источником или отражаемый поверхностью, попадая в глаз наблюдателя, вызывает зрительное ощущение.

Оно будет тем сильнее, чем больше плотность светового потока, излучаемого или отражаемого по направлению к глазу.

Следовательно, источник света или освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент поверхности в направлении глаза.

Яркостью предмета называется величина

где I – сила света; т.е. световой поток, излучаемый на единицу телесного угла;

S – величина светящейся поверхности;

α – угол, под которым рассматривается поверхность.

Единицей яркости является кандела на метр квадратный (кд/ ) или нит (нт).

Яркость является основной характеристикой света. Величиной яркости определяется величина нервных импульсов, возникающих в сетчатке глаза.

В общем случае яркость предмета определяется двумя составляющими — яркостью излучения и яркостью за счет внешней засветки (яркостью отражения):

Яркость излучения определяется мощностью источника света и его светоотдачей:

Я ркость отражения определяется уровнем освещенности данной поверхности и ее отражающими свойствами:

Где Е – освещенность поверхности в люксах;

ρ – коэффициент отражения поверхности

Освещенностью называется величина

где I – сила света источника; S – площадь освещаемой поверхности.

Единицей освещенности является люмен на метр квадратный (лм/ ) или люкс (лк). Освещенность поверхности определяется по формуле

где R – расстояние от освещаемой поверхности до источника освещения, α – угол, под которым на поверхность падает свет.

Коэффициент отражения во многом определяется цветом поверхности. Он показывает, какая часть падающего на поверхность светового потока отражается ею. 

Слепящая яркость. В ряде случаев в поле зрения оператора могут попадать сигналы разной интенсивности. При этом сигналы с большей яркостью могут вызвать нежелательное состояние глаз – ослепленность.

Для создания оптимальных условий зрительного восприятия необходимо не только обеспечить требуемую яркость и контраст сигналов, но также и равномерность распределения яркостей в поле зрения.

В случаях, когда невозможно рассчитать слепящую яркость, необходимо обеспечить перепады яркостей не более 1 к 30.

Адаптирующая яркость. Так как в поле зрения оператора могут попадать предметы с различной яркостью, в инженерной психологии вводится также понятие адаптирующей яркости. Под ней понимают ту яркость, на которую адаптирован (настроен) в данный момент времени зрительный анализатор.

Приближенно можно считать, что для изображений с прямым контрастом (предмет темнее фона) адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контрастом (предмет ярче фона) – яркости предмета.

Контраст. Видимость предметов определяется также их контрастом по отношению к фону. Различают два вида контраста: прямой контраст (предмет темнее фона) и обратный контраст (предмет ярче фона). Количественно величина контраста оценивается как отношение разности в яркости предмета и фона к большей яркости:

г де Вф и Вп – соответственно яркость фона и предмета

Оптимальная величина контраста должна лежать в пределах 0,60–0,95,то есть

0,6 ≤ (кп , ко) ≤ 0,95. Работа при прямом контрасте является более благоприятной, чем работа при обратном контрасте.

Однако обеспечение требуемой величины контраста является только необходимым, но еще недостаточным условием нормальной видимости предметов. Нужно знать также, как этот контраст воспринимается в данных условиях.

Д ля этого вводится понятие порогового контраста, который равен

где ΔВпор – пороговая разность яркости (минимальная разность яркости предмета и фона, впервые обнаруживаемая глазом).

Величина Кпор определяется дифференциальным порогом различения яркости. Для получения оперативного порога необходимо, чтобы фактическая величина разности яркости предмета и фона была в 10–15 раз больше пороговой, то есть: кп , ко ≥ 10кпор.

Предметы с большими размерами видны при меньших контрастах и что с увеличением яркости уменьшается значение порогового контраста.

Большое влияние на условия видимости предметов оказывает величина внешней освещенности. Однако это влияние будет различным при работе оператора с изображениями, имеющими прямой и обратный контраст.

Увеличение освещенности при прямом контрасте приводит к увеличению условий видимости (величина к_п увеличивается), при обратном контрасте – к ухудшению видимости (величина к_оуменьшается).

Спектральная чувствительность. Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапазоне 380–760 нм. Однако чувствительность глаза к волнам различной длины неодинакова. Она наибольшая к свету с длиной волны 500–600 нм ( желто-зеленый цвет).

Следует отметить, что влияние цвета в деятельности оператора очень велико.

Во-первых, он может использоваться как один из способов кодирования информации,

во-вторых, – для эстетического оформления помещений и пультов управления с точки зрения улучшения зрительного восприятия.

Зрительная система – Введение в психологию

Перейти к содержимому

К концу этого раздела вы сможете:

• Описывать основы анатомии зрительной системы
• Обсудите, как палочки и колбочки влияют на различные аспекты зрения
• Опишите, как монокулярные и бинокулярные сигналы используются для восприятия глубины

Зрительная система строит мысленное представление об окружающем нас мире (рис. 5.11). Это способствует нашей способности успешно перемещаться в физическом пространстве и взаимодействовать с важными людьми и объектами в нашем окружении. В этом разделе будет представлен обзор базовой анатомии и функций зрительной системы. Кроме того, мы исследуем нашу способность воспринимать цвет и глубину.

Рисунок 5.11. Наши глаза воспринимают сенсорную информацию, которая помогает нам понимать окружающий мир. (кредит «вверху слева»: модификация работы «rajkumar1220″/Flickr»; кредит «вверху справа»: модификация работы Томаса Лойтхарда; кредит «средний слева»: модификация работы Демитриха Бейкера; кредит «средний справа»: модификация работы «kaybee07»/Flickr; кредит «внизу слева»: модификация работы «Isengardt»/Flickr; кредит «внизу справа»: модификация работы Виллема Хербаарта)

Анатомия зрительной системы

Глаз является основным органом чувств, участвующим в  зрении (рис. 5.12). Световые волны проходят через роговицу и попадают в глаз через зрачок. Это прозрачная оболочка над глазом. Он служит барьером между внутренним глазом и внешним миром и участвует в фокусировке световых волн, попадающих в глаз. Это небольшое отверстие в глазу, через которое проходит свет, и размер зрачка может меняться в зависимости от уровня освещенности, а также эмоционального возбуждения. Когда уровень освещенности низкий, зрачок расширяется или расширяется, чтобы в глаз попадало больше света. Когда уровень освещенности высок, зрачок сужается или становится меньше, чтобы уменьшить количество света, попадающего в глаз. Размер зрачка контролируется мышцами, связанными с цветной частью глаза.

Рисунок 5.12 Анатомия глаза показана на этой диаграмме.

Пройдя через зрачок, свет пересекает изогнутую прозрачную структуру, которая обеспечивает дополнительную фокусировку. Хрусталик прикреплен к мышцам, которые могут изменять свою форму, помогая фокусировать свет, отраженный от близких или удаленных объектов. У человека с нормальным зрением хрусталик идеально фокусирует изображение на небольшом углублении в задней части глаза, известном как , которое является частью сетчатки, светочувствительной оболочки глаза. Фовеа содержит плотно упакованные специализированные фоторецепторные клетки (рис. 5.13). Эти фоторецепторные клетки, известные как , являются светочувствительными клетками. Колбочки – это специализированные типы фоторецепторов, которые лучше всего работают в условиях яркого освещения. Колбочки очень чувствительны к мельчайшим деталям и обеспечивают огромное пространственное разрешение. Они также напрямую связаны с нашей способностью воспринимать цвет.

В то время как колбочки сосредоточены в центральной ямке, где изображения, как правило, фокусируются, палочки, другой тип фоторецепторов, расположены по всей остальной части сетчатки. являются специализированными фоторецепторами, которые хорошо работают в условиях низкой освещенности, и, хотя им не хватает пространственного разрешения и цветовой функции колбочек, они участвуют в нашем зрении в условиях слабого освещения, а также в нашем восприятии движения на периферии нашего поля зрения. .

Рисунок 5.13. На этом изображении показаны два типа фоторецепторов. Колбочки окрашены в зеленый цвет, а палочки в синий.

Все мы испытали различную чувствительность палочек и колбочек при переходе от ярко освещенной среды к тускло освещенной. Представьте, что вы собираетесь смотреть блокбастер ясным летним днем. Когда вы идете из ярко освещенного вестибюля в темный театр, вы замечаете, что вам сразу становится трудно что-либо разглядеть. Через несколько минут вы начинаете привыкать к темноте и можете видеть внутреннее убранство театра. В условиях яркого освещения в вашем зрении преобладала активность колбочек. При переходе в темную среду преобладает активность палочек, но наблюдается задержка перехода между фазами. Если ваши палочки не преобразуют свет в нервные импульсы так легко и эффективно, как должны, вам будет трудно видеть при тусклом свете — состояние, известное как куриная слепота.

Палочки и колбочки связаны (через несколько вставочных нейронов) с ганглиозными клетками сетчатки. Аксоны ганглиозных клеток сетчатки сходятся и выходят через заднюю часть глаза, образуя . Зрительный нерв переносит визуальную информацию от сетчатки к мозгу. В поле зрения есть точка, называемая : даже когда свет от небольшого объекта фокусируется на слепом пятне, мы его не видим. Мы не осознаем наши слепые зоны по двум причинам: во-первых, каждый глаз получает немного разное представление поля зрения; поэтому слепые зоны не перекрываются. Во-вторых, наша зрительная система заполняет слепое пятно, так что, хотя мы не можем реагировать на визуальную информацию, которая появляется в этой части поля зрения, мы также не осознаем, что информация отсутствует.

 

 

Зрительный нерв от каждого глаза сливается чуть ниже мозга в точке, называемой перекрестом зрительных нервов. Как показано на Рисунке 5.14 , перекрест зрительных нервов представляет собой Х-образную структуру, расположенную чуть ниже коры головного мозга в передней части мозга. В точке , информация из правого поля зрения (которое исходит от обоих глаз) отправляется в левое полушарие мозга, а информация из левого поля зрения отправляется в правое полушарие мозга.

Рисунок 5.14. На этой иллюстрации показан перекрест зрительных нервов в передней части мозга и пути к затылочной доле в задней части мозга, где визуальные ощущения перерабатываются в осмысленные восприятия.

Оказавшись внутри мозга, визуальная информация отправляется через ряд структур в заднюю часть мозга для обработки. Визуальная информация может обрабатываться параллельными путями, которые обычно можно описать как путь «какой» (вентральный) и путь «где/как» (дорсальный), см. рис. 5.15. «» участвует в распознавании и идентификации объекта, в то время как «» связано с местоположением в пространстве и тем, как человек может взаимодействовать с конкретным визуальным стимулом (Milner & Goodale, 2008; Ungerleider & Haxby, 19).94). Например, когда вы видите мяч, катящийся по улице, «какой путь» определяет, что представляет собой объект, а «где/как путь» определяет его местоположение или движение в пространстве.

Рисунок 5.15 Изображение, показывающее дорсальный поток (зеленый) и вентральный поток (фиолетовый) в зрительной системе человеческого мозга.

 

ЧТО ВЫ ДУМАЕТЕ? Этика исследований с использованием животных

Дэвид Хьюбел и Торстен Визель были удостоены Нобелевской премии по медицине в 1981 году за свои исследования зрительной системы. Они сотрудничали более двадцати лет и сделали важные открытия в области неврологии зрительного восприятия (Hubel & Wiesel, 19).59, 1962, 1963, 1970; Визель и Хьюбель, 1963). Они изучали животных, в основном кошек и обезьян. Несмотря на то, что они использовали несколько методов, они сделали большое количество отдельных записей, во время которых крошечные электроды были вставлены в мозг животного, чтобы определить, когда активируется отдельная клетка. Среди своих многочисленных открытий они обнаружили, что определенные клетки мозга реагируют на линии с определенной ориентацией (так называемое окулярное доминирование), и они нанесли на карту расположение этих клеток в областях зрительной коры, известных как столбцы и гиперстолбцы.

В ходе некоторых исследований они зашивали один глаз новорожденных котят и наблюдали за развитием зрения у котят. Они обнаружили, что существует критический период развития зрения. Если котят лишали информации от одного глаза, другие области их зрительной коры заполняли область, которая обычно использовалась зашитым глазом. Другими словами, нейронные связи, существующие при рождении, могут быть утеряны, если они лишены сенсорной информации.

Что вы думаете о зашивании глаза котенку для исследования? Многим защитникам животных это покажется жестоким, оскорбительным и неэтичным. Что, если бы вы могли провести исследование, которое помогло бы убедиться, что младенцы и дети, рожденные с определенными заболеваниями, могли бы развивать нормальное зрение, а не слепнуть? Хотели бы вы, чтобы это исследование было проведено? Вы бы стали проводить такое исследование, даже если бы это означало причинение вреда кошкам? Если бы вы были родителем такого ребенка, вы бы думали так же? А если бы вы работали в приюте для животных?

Как и практически в любой другой промышленно развитой стране, в Канаде разрешены медицинские эксперименты на животных с некоторыми ограничениями (при наличии достаточного научного обоснования). Цель любых существующих законов состоит не в том, чтобы запретить такие тесты, а в том, чтобы ограничить ненужные страдания животных, установив стандарты гуманного обращения и содержания животных в лабораториях.

Как объяснил Стивен Латам, директор Междисциплинарного центра биоэтики в Йельском университете (2012 г.), возможные правовые и нормативные подходы к испытаниям на животных варьируются в непрерывном диапазоне от строгого государственного регулирования и мониторинга всех экспериментов с одной стороны до самоконтроля. -регулируемый подход, который зависит от этики исследователей на другом конце. В Соединенном Королевстве действует наиболее значительная схема регулирования, в то время как в Японии используется подход саморегулирования. Подход США и Канады находится где-то посередине в результате постепенного смешения двух подходов.

Нет никаких сомнений в том, что медицинские исследования являются ценной и важной практикой. Вопрос в том, является ли использование животных необходимой или даже лучшей практикой для получения наиболее надежных результатов. Альтернативы включают использование баз данных пациентов о лекарствах, виртуальные испытания лекарств, компьютерные модели и симуляции, а также неинвазивные методы визуализации, такие как магнитно-резонансная томография и компьютерная томография («Животные в науке/Альтернативы», n.d.). В других методах, таких как микродозирование, люди используются не в качестве подопытных животных, а в качестве средства повышения точности и надежности результатов испытаний. Методы in vitro, основанные на культурах клеток и тканей человека, стволовых клетках и методах генетического тестирования, также становятся все более доступными.

В Канаде CCAC (Канадский совет по уходу за животными) контролирует уход за животными и их использование в исследованиях. Чтобы получить федеральное финансирование, учреждение должно соответствовать и быть одобрено CCAC для проведения исследований с использованием животных. Вы можете узнать больше о CCAC на их веб-сайте.

Вы также можете прочитать об исследованиях на животных и о том, как CCAC участвует в Королевском университете, здесь.

Восприятие цвета и глубины

Мы не видим мир черно-белым; мы также не видим его двумерным (2-D) или плоским (только высота и ширина, без глубины). Давайте посмотрим, как работает цветовое зрение и как мы воспринимаем три измерения (высоту, ширину и глубину).

Цветное зрение

У людей с нормальным зрением есть три разных типа колбочек, которые опосредуют цветовое зрение. Каждый из этих типов колбочек максимально чувствителен к немного отличающейся длине волны света. Согласно схеме, показанной на рис. 5.16, все цвета спектра можно получить, соединив красный, зеленый и синий цвета. Каждый из трех типов колбочек воспринимает один из цветов.

Рисунок 5.16. На этом рисунке показаны различные значения чувствительности трех типов колбочек у человека с нормальным зрением. (кредит: модификация работы Ванессы Эзековиц)

СОЕДИНИТЕ ПОНЯТИЯ

Дальтонизм: личная история

Несколько лет назад я оделась для публичного мероприятия и вошла на кухню, где сидела моя 7-летняя дочь. Она посмотрела на меня и самым строгим голосом сказала: «Ты не можешь носить это». Я спросил: «Почему бы и нет?» и она сообщила мне, что цвета моей одежды не совпадают. Она часто жаловалась, что я плохо подбираю рубашки, брюки и галстуки, но на этот раз она звучала особенно встревоженно. Как отец-одиночка, которому не у кого спросить дома, я отвез нас в ближайший круглосуточный магазин и спросил у продавца, подходит ли моя одежда. Она сказала, что мои брюки были ярко-зеленого цвета, моя рубашка была красновато-оранжевой, а мой галстук был коричневым. Она вопросительно посмотрела на меня и сказала: «Твоя одежда никоим образом не подходит». В течение следующих нескольких дней я начал спрашивать своих коллег и друзей, подходит ли моя одежда. Через несколько дней после того, как мне сказали, что мои коллеги просто считают, что у меня «действительно уникальный стиль», я записался на прием к окулисту и прошел обследование (рис. 5.17). Именно тогда я узнал, что я дальтоник. Я не могу различить большинство зеленых, коричневых и красных цветов. К счастью, если не считать того, что я неосознанно плохо одет, моя дальтонизм редко вредит моей повседневной жизни.

Рисунок 5.17 Тест Исихары оценивает восприятие цвета, оценивая, могут ли люди различать числа, которые появляются в круге из точек разных цветов и размеров.

Некоторые формы нарушения цвета встречаются редко. Видение в оттенках серого (только оттенки черного и белого) встречается крайне редко, и люди, которые это делают, имеют только палочки, а это означает, что у них очень низкая острота зрения и они плохо видят. Наиболее распространенной наследственной аномалией, сцепленной с Х-хромосомой, является дальтонизм на красно-зеленый цвет (Birch, 2012). Приблизительно 8% мужчин европейского кавказского происхождения, 5% мужчин азиатского происхождения, 4% мужчин африканцев и менее 2% мужчин коренных американцев, мужчин австралийцев и полинезийцев имеют дефицит красно-зеленого цвета (Birch, 2012). Для сравнения, только около 0,4% самок европейского европеоидного происхождения имеют дефицит красно-зеленой окраски (Birch, 2012).

Трихроматическая теория цветового зрения — не единственная теория — другая основная теория цветового зрения известна как . Согласно этой теории, цвет закодирован в парах противников: черный-белый, желтый-синий и зеленый-красный. Основная идея состоит в том, что некоторые клетки зрительной системы возбуждаются одним из противоположных цветов и тормозятся другим. Таким образом, клетка, возбуждаемая длинами волн, связанными с зеленым, будет тормозиться длинами волн, связанными с красным, и наоборот. Одним из следствий процессинга оппонента является то, что мы не воспринимаем зеленовато-красный или желтовато-синий как цвета. Другое значение состоит в том, что это приводит к переживанию негативных остаточных образов. Описывает продолжение зрительного ощущения после устранения раздражителя. Например, когда вы кратко смотрите на солнце, а затем отводите от него взгляд, вы все равно можете увидеть пятно света, хотя раздражитель (солнце) был удален. Когда в стимуле участвует цвет, цветовые пары, определенные в теории противоположного процесса, приводят к отрицательному послеобразу. Вы можете проверить эту концепцию, используя флаг на Рисунке 5.18.

Рисунок 5.18. Смотрите на белую точку в течение 30–60 секунд, а затем переведите взгляд на чистый лист белой бумаги. Что ты видишь? Это известно как негативное остаточное изображение, и оно обеспечивает эмпирическую поддержку теории цветового зрения, основанной на противоположном процессе.

Но эти две теории — трихроматическая теория цветового зрения и теория противоположного процесса — не исключают друг друга. Исследования показали, что они просто применимы к разным уровням нервной системы. Для визуальной обработки сетчатки применяется трихроматическая теория: колбочки реагируют на три разные длины волн, которые представляют красный, синий и зеленый цвета. Но как только сигнал проходит мимо сетчатки по пути в мозг, клетки реагируют так, как это согласуется с теорией оппозиционного процесса (Land, 19).59; Кайзер, 1997).

 

 

Восприятие глубины

Наша способность воспринимать пространственные отношения в трехмерном (3-D) пространстве известна как восприятие глубины. С помощью восприятия глубины мы можем описывать вещи как находящиеся впереди, сзади, сверху, снизу или сбоку от других вещей.

Наш мир трехмерен, поэтому вполне логично, что наше мысленное представление о мире обладает трехмерными свойствами. Мы используем различные сигналы в визуальной сцене, чтобы установить наше чувство глубины. Некоторые из них , что означает, что они полагаются на использование обоих глаз. Одним из примеров бинокулярного сигнала глубины является слегка отличающийся взгляд на мир, который воспринимает каждый из наших глаз. Чтобы ощутить немного другой вид, выполните простое упражнение: полностью вытяните руку и выпрямите один из пальцев и сосредоточьтесь на этом пальце. Теперь закройте левый глаз, не двигая головой, затем откройте левый глаз и закройте правый глаз, не двигая головой. Вы заметите, что ваш палец, кажется, смещается, когда вы переключаетесь между двумя глазами из-за немного отличающегося взгляда каждого глаза на ваш палец.

Трехмерное кино работает по тому же принципу: специальные очки, которые вы носите, позволяют видеть два немного разных изображения, проецируемых на экран, левым и правым глазом по отдельности. Когда ваш мозг обрабатывает эти изображения, у вас возникает иллюзия, что прыгающее животное или бегущий человек приближается прямо к вам.

Хотя мы полагаемся на бинокулярные сигналы, чтобы ощутить глубину в нашем трехмерном мире, мы также можем воспринимать глубину в двумерных массивах. Подумайте обо всех картинах и фотографиях, которые вы видели. Как правило, вы улавливаете глубину этих изображений, даже если визуальный стимул является двухмерным. Когда мы делаем это, мы полагаемся на ряд сигналов, которые требуют только одного глаза. Если вы думаете, что не можете увидеть глубину одним глазом, обратите внимание, что вы не натыкаетесь на предметы, используя только один глаз во время ходьбы, и на самом деле у нас больше монокулярных ориентиров, чем бинокулярных.

Примером монокулярного сигнала может быть то, что известно как линейная перспектива. относится к тому факту, что мы воспринимаем глубину, когда видим две параллельные линии, которые кажутся сходящимися на изображении (рис. 5.19). Некоторые другие монокулярные признаки глубины — это интерпозиция, частичное перекрытие объектов, а также относительный размер и близость изображений к горизонту. Можете ли вы придумать какие-то дополнительные изобразительные признаки глубины, которые художники используют, чтобы заставить вас увидеть глубину в 2D-картине или фотографии?

Рис. 5.19. Мы воспринимаем глубину двухмерной фигуры, подобной этой, благодаря использованию монокулярных признаков, таких как линейная перспектива, как параллельные линии, сходящиеся по мере того, как дорога сужается вдали. (кредит: Марк Далмалдер)

КОПАЙТЕ ГЛУБЖЕ: Стереослепота

Брюс Бриджмен родился с крайним случаем ленивого глаза, что привело к стереослепоте или неспособности реагировать на бинокулярные сигналы глубины. Он в значительной степени полагался на монокулярные признаки глубины, но у него никогда не было истинного понимания трехмерной природы окружающего мира. Все изменилось в одну ночь в 2012 году, когда Брюс смотрел фильм со своей женой.

Фильм, который пара собиралась посмотреть, был снят в формате 3D, и, хотя он думал, что это пустая трата денег, Брюс заплатил за 3D-очки при покупке билета. Как только начался фильм, Брюс надел очки и испытал нечто совершенно новое. Впервые в жизни он оценил истинную глубину окружающего мира. Примечательно, что его способность воспринимать глубину сохранялась за пределами кинотеатра.

В нервной системе есть клетки, которые реагируют на бинокулярные сигналы глубины. Обычно эти клетки требуют активации на раннем этапе развития, чтобы сохраниться, поэтому эксперты, знакомые со случаем Брюса (и другими людьми, подобными ему), предполагают, что в какой-то момент своего развития Брюс должен был хотя бы на мгновение испытать бинокулярное зрение. Этого было достаточно, чтобы обеспечить выживание клеток зрительной системы, настроенных на бинокулярные сигналы. Теперь остается загадкой, почему Брюсу потребовалось почти 70 лет, чтобы активировать эти клетки (Peck, 2012).

 

Лицензия

Введение в психологию Технологического института Южной Альберты (SAIT) находится под лицензией Creative Commons Attribution 4. 0 International License, если не указано иное.

Поделиться этой книгой

Поделиться в Твиттере

Как мы видим | Введение в психологию

Цели обучения

• Описать базовую анатомию зрительной системы
• Опишите, как световые волны обеспечивают зрение

Анатомия зрительной системы

Глаз является основным органом чувств, участвующим в зрении (рис. 1). Есть несколько частей глаза от передней до задней стороны, включая роговицу, зрачок, радужную оболочку, хрусталик, сетчатку, ямку и зрительный нерв. Роговица, зрачок, радужка и хрусталик расположены по направлению к передней части глаза. Сзади находятся сетчатка, ямка и зрительный нерв. Слайд-шоу (на рис. 1) ниже показывает эти части по одной вместе с кратким описанием. Вы сможете попрактиковаться в конце слайда.

Рисунок 1.  В этом упражнении показана анатомия глаза.

Теперь давайте подробно рассмотрим каждую из частей.

Роговица

Роговица представляет собой прозрачное покрытие глаза. Он служит барьером между внутренним глазом и внешним миром и участвует в фокусировке световых волн, попадающих в глаз. Световые волны проходят через роговицу и попадают в глаз через зрачок.

Ученик

зрачок  это небольшое отверстие в глазу, через которое проходит свет, и размер зрачка может меняться в зависимости от уровня освещенности, а также эмоционального возбуждения. Когда уровень освещенности низкий, зрачок расширяется или расширяется, чтобы в глаз попадало больше света. Когда уровень освещенности высок, зрачок сужается или становится меньше, чтобы уменьшить количество света, попадающего в глаз.

Радужная оболочка

Радужная оболочка — это цветная часть глаза. Он связан с мышцами, которые контролируют размер зрачка.

Линза

Линза представляет собой изогнутую прозрачную структуру, которая служит для дополнительной фокусировки света, попадающего в глаз. Свет проходит через хрусталик после прохождения через зрачок. Хрусталик прикреплен к мышцам, которые могут изменять свою форму, помогая фокусировать свет, отраженный от близких или удаленных объектов.

Сетчатка

Сетчатка представляет собой светочувствительную оболочку глаза, расположенную в задней части глаза.

Фовеа

ямка , которая является частью сетчатки, представляет собой небольшое углубление в задней части глаза. У человека с нормальным зрением линза будет идеально фокусировать изображение на фовеа. Фовеа содержит плотно упакованные специализированные фоторецепторные клетки, известные как колбочки , которые являются светочувствительными клетками. Другой тип фоторецепторов – палочки. См. рис. 2.

Рис. 2 . На этом изображении показаны два типа фоторецепторов. Колбочки окрашены в зеленый цвет, а палочки в синий.

Колбочки — это специализированные типы фоторецепторов, которые лучше всего работают в условиях яркого света. Колбочки очень чувствительны к мельчайшим деталям и обеспечивают огромное пространственное разрешение. Они также напрямую связаны с нашей способностью воспринимать цвет.

В то время как колбочки сосредоточены в центральной ямке, где изображения, как правило, фокусируются, палочки, другой тип фоторецепторов, расположены по всей остальной части сетчатки. Палочки являются специализированными фоторецепторами, которые хорошо работают в условиях низкой освещенности, и, хотя им не хватает пространственного разрешения и цветовой функции колбочек, они участвуют в нашем зрении в условиях слабого освещения, а также в нашем восприятии движения на периферии. наше поле зрения.

Все мы сталкивались с разной чувствительностью палочек и колбочек при переходе из ярко освещенной среды в тускло освещенную. Представьте, что вы собираетесь смотреть блокбастер ясным летним днем. Когда вы идете из ярко освещенного вестибюля в темный театр, вы замечаете, что вам сразу становится трудно что-либо разглядеть. Через несколько минут вы начинаете привыкать к темноте и можете видеть внутреннее убранство театра. В условиях яркого освещения в вашем зрении преобладала активность колбочек. При переходе в темную среду преобладает активность палочек, но наблюдается задержка перехода между фазами. Если ваши палочки не преобразуют свет в нервные импульсы так легко и эффективно, как должны, вам будет трудно видеть при тусклом свете — состояние, известное как куриная слепота.

Палочки и колбочки связаны (через несколько вставочных нейронов) с ганглиозными клетками сетчатки. Аксоны ганглиозных клеток сетчатки сходятся и выходят через заднюю часть глаза, образуя зрительный нерв.

Зрительный нерв

Палочки и колбочки связаны (через несколько вставочных нейронов) с ганглиозными клетками сетчатки (снова см. рис. 2). Аксоны ганглиозных клеток сетчатки сходятся и выходят через заднюю часть глаза, образуя зрительный нерв. зрительный нерв  переносит визуальную информацию от сетчатки к мозгу. В поле зрения есть точка, называемая слепым пятном (не показана на рисунке 1): даже когда свет от небольшого объекта фокусируется на слепом пятне, мы его не видим. Мы не осознаем наши слепые зоны по двум причинам: во-первых, каждый глаз получает немного разное представление поля зрения; поэтому слепые зоны не перекрываются. Во-вторых, наша зрительная система заполняет слепое пятно, так что, хотя мы не можем реагировать на визуальную информацию, которая появляется в этой части поля зрения, мы также не осознаем, что информация отсутствует.

Глаз является основным органом чувств, участвующим в зрении (рис. 1). Световые волны проходят через роговицу и попадают в глаз через зрачок. Роговица представляет собой прозрачную оболочку глаза. Он служит барьером между внутренним глазом и внешним миром и участвует в фокусировке световых волн, попадающих в глаз. Зрачок — это небольшое отверстие в глазу, через которое проходит свет, и размер зрачка может меняться в зависимости от уровня освещенности, а также эмоционального возбуждения. Когда уровень освещенности низкий, зрачок расширяется или расширяется, чтобы в глаз попадало больше света. Когда уровень освещенности высок, зрачок сужается или становится меньше, чтобы уменьшить количество света, попадающего в глаз. Размер зрачка контролируется мышцами, связанными с 9-ю0125 радужная оболочка , цветная часть глаза.

Рисунок 1 . Анатомия глаза показана на этой диаграмме.

Пройдя через зрачок, свет проходит через линзу , изогнутую прозрачную структуру, которая служит для обеспечения дополнительной фокусировки. Хрусталик прикреплен к мышцам, которые могут изменять свою форму, помогая фокусировать свет, отраженный от близких или удаленных объектов. У человека с нормальным зрением хрусталик будет идеально фокусировать изображение на небольшом углублении в задней части глаза, известном как 9.0125 ямка , которая является частью сетчатки , светочувствительной оболочки глаза. Фовеа содержит плотно упакованные специализированные фоторецепторные клетки (рис. 2). Эти фоторецепторные клетки, известные как колбочки , являются светочувствительными клетками. Колбочки — это специализированные типы фоторецепторов, которые лучше всего работают в условиях яркого света. Колбочки очень чувствительны к мельчайшим деталям и обеспечивают огромное пространственное разрешение. Они также напрямую связаны с нашей способностью воспринимать цвет.

В то время как колбочки сосредоточены в центральной ямке, где изображения, как правило, фокусируются, палочки, другой тип фоторецепторов, расположены по всей остальной части сетчатки. Палочки являются специализированными фоторецепторами, которые хорошо работают в условиях низкой освещенности, и, хотя им не хватает пространственного разрешения и цветовой функции колбочек, они участвуют в нашем зрении в условиях слабого освещения, а также в нашем восприятии движения на периферии. наше поле зрения.

Рисунок 2 . На этом изображении показаны два типа фоторецепторов. Колбочки окрашены в зеленый цвет, а палочки в синий.

Все мы сталкивались с разной чувствительностью палочек и колбочек при переходе из ярко освещенной среды в тускло освещенную. Представьте, что вы собираетесь смотреть блокбастер ясным летним днем. Когда вы идете из ярко освещенного вестибюля в темный театр, вы замечаете, что вам сразу становится трудно что-либо разглядеть. Через несколько минут вы начинаете привыкать к темноте и можете видеть внутреннее убранство театра. В условиях яркого освещения в вашем зрении преобладала активность колбочек. При переходе в темную среду преобладает активность палочек, но наблюдается задержка перехода между фазами. Если ваши палочки не преобразуют свет в нервные импульсы так легко и эффективно, как должны, вам будет трудно видеть при тусклом свете — состояние, известное как куриная слепота.

Палочки и колбочки связаны (через несколько вставочных нейронов) с ганглиозными клетками сетчатки. Аксоны ганглиозных клеток сетчатки сходятся и выходят через заднюю часть глаза, образуя зрительный нерв. Зрительный нерв переносит визуальную информацию от сетчатки к мозгу. В поле зрения есть точка, называемая слепым пятном : даже когда свет от небольшого объекта фокусируется на слепом пятне, мы его не видим. Мы не осознаем наши слепые зоны по двум причинам: во-первых, каждый глаз получает немного разное представление поля зрения; поэтому слепые зоны не перекрываются. Во-вторых, наша зрительная система заполняет слепое пятно, так что, хотя мы не можем реагировать на визуальную информацию, которая появляется в этой части поля зрения, мы также не осознаем, что информация отсутствует.

Попробуйте

Зрительный нерв от каждого глаза сливается чуть ниже мозга в точке, называемой перекрестом зрительных нервов . Как показано на рис. 3, перекрест зрительных нервов представляет собой Х-образную структуру, расположенную чуть ниже коры головного мозга в передней части мозга. В точке зрительного перекреста информация из правого поля зрения (которое поступает от обоих глаз) отправляется в левую часть мозга, а информация из левого поля зрения отправляется в правую часть мозга.

Рисунок 3 . На этой иллюстрации показаны перекрест зрительных нервов в передней части мозга и пути к затылочной доле в задней части мозга, где визуальные ощущения перерабатываются в осмысленные восприятия.

Оказавшись внутри мозга, визуальная информация отправляется через ряд структур в затылочную долю в задней части мозга для обработки. Визуальная информация может обрабатываться параллельными путями, которые обычно можно описать как путь «какой» (вентральный путь) и путь «где/как» (дорсальный путь). Путь «какой» связан с распознаванием и идентификацией объекта, тогда как путь «где/как» связан с местоположением в пространстве и с тем, как человек может взаимодействовать с конкретным визуальным стимулом (Milner & Goodale, 2008; Ungerleider & Haxby, 19).94). Например, когда вы видите мяч, катящийся по улице, «какой путь» определяет, что представляет собой объект, а «где/как путь» определяет его местоположение или движение в пространстве.

 

Рисунок 4 . Зрительные зоны в головном мозге.

что вы думаете?

Этика исследований с использованием животных

Дэвид Хьюбел и Торстен Визель были удостоены Нобелевской премии по медицине в 1981 году за исследования зрительной системы. Они сотрудничали более двадцати лет и сделали важные открытия в области неврологии зрительного восприятия (Hubel & Wiesel, 19).59, 1962, 1963, 1970; Визель и Хьюбель, 1963). Они изучали животных, в основном кошек и обезьян. Несмотря на то, что они использовали несколько методов, они сделали большое количество отдельных записей, во время которых крошечные электроды были вставлены в мозг животного, чтобы определить, когда активируется отдельная клетка. Среди своих многочисленных открытий они обнаружили, что определенные клетки мозга реагируют на линии с определенной ориентацией (так называемое окулярное доминирование), и они нанесли на карту расположение этих клеток в областях зрительной коры, известных как столбцы и гиперстолбцы.

В ходе некоторых исследований они зашивали один глаз новорожденных котят и наблюдали за развитием зрения у котят. Они обнаружили, что существует критический период развития зрения. Если котят лишали информации от одного глаза, другие области их зрительной коры заполняли область, которая обычно использовалась зашитым глазом. Другими словами, нейронные связи, существующие при рождении, могут быть утеряны, если они лишены сенсорной информации.

Что вы думаете о зашивании глаза котенку для исследования? Многим защитникам животных это покажется жестоким, оскорбительным и неэтичным. Что, если бы вы могли провести исследование, которое помогло бы убедиться, что младенцы и дети, рожденные с определенными заболеваниями, могли бы развивать нормальное зрение, а не слепнуть? Хотели бы вы, чтобы это исследование было проведено? Вы бы стали проводить такое исследование, даже если бы это означало причинение вреда кошкам? Если бы вы были родителем такого ребенка, вы бы думали так же? А если бы вы работали в приюте для животных?

Как и практически в любой другой промышленно развитой стране, в Соединенных Штатах разрешены медицинские эксперименты на животных с некоторыми ограничениями (при наличии достаточного научного обоснования). Цель любых существующих законов состоит не в том, чтобы запретить такие тесты, а в том, чтобы ограничить ненужные страдания животных, установив стандарты гуманного обращения и содержания животных в лабораториях.

Как объяснил Стивен Латам, директор Междисциплинарного центра биоэтики в Йельском университете (2012 г.), возможные правовые и нормативные подходы к испытаниям на животных варьируются в непрерывном диапазоне от строгого государственного регулирования и мониторинга всех экспериментов с одной стороны до самоконтроля. -регулируемый подход, который зависит от этики исследователей на другом конце. В Соединенном Королевстве действует наиболее значительная схема регулирования, в то время как в Японии используется подход саморегулирования. Подход США находится где-то посередине и является результатом постепенного смешения двух подходов.

Нет никаких сомнений в том, что медицинские исследования являются ценной и важной практикой. Вопрос в том, является ли использование животных необходимой или даже лучшей практикой для получения наиболее надежных результатов. Альтернативы включают использование баз данных пациентов о лекарствах, виртуальные испытания лекарств, компьютерные модели и симуляции, а также неинвазивные методы визуализации, такие как магнитно-резонансная томография и компьютерная томография («Животные в науке/Альтернативы», n.d.). В других методах, таких как микродозирование, люди используются не в качестве подопытных животных, а в качестве средства повышения точности и надежности результатов испытаний. Методы in vitro, основанные на культурах клеток и тканей человека, стволовых клетках и методах генетического тестирования, также становятся все более доступными.

Сегодня на местном уровне любое учреждение, использующее животных и получающее федеральное финансирование, должно иметь Институциональный комитет по уходу и использованию животных (IACUC), который обеспечивает соблюдение рекомендаций NIH. В IACUC должны входить исследователи, администраторы, ветеринар и по крайней мере один человек, не связанный с учреждением, то есть заинтересованный гражданин. Этот комитет также проводит проверки лабораторий и протоколов.

Попробуйте

Амплитуда и длина волны

Как упоминалось выше, свет проникает в ваши глаза в виде волны. Важно понимать некоторые основные свойства волн, чтобы понять, как они влияют на то, что мы видим. Двумя физическими характеристиками волны являются амплитуда и длина волны (рис. 5). Амплитуда волны — это высота волны, измеренная от самой высокой точки волны (пик или гребень ) до самой низкой точки волны (впадины). Длина волны относится к длине волны от одного пика до другого.

Рисунок 5 . Амплитуда или высота волны измеряется от пика до впадины. Длина волны измеряется от пика к пику.

Длина волны напрямую связана с частотой данной формы волны. Частота относится к числу волн, которые проходят данную точку в данный период времени и часто выражается в единицах герц (Гц ), или циклов в секунду. Более длинные волны будут иметь более низкие частоты, а более короткие волны будут иметь более высокие частоты (рис. 6).

Рисунок 6 . На этом рисунке показаны волны разных длин волн/частот. В верхней части рисунка красная волна имеет большую длину волны/короткую частоту. Двигаясь сверху вниз, длины волн уменьшаются, а частоты увеличиваются.

Световые волны

Видимый спектр — это часть большого электромагнитного спектра, которую мы можем видеть. Как показано на рис. 7, электромагнитный спектр охватывает все электромагнитное излучение, встречающееся в окружающей среде, включая гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовый свет, видимый свет, инфракрасный свет, микроволны и радиоволны. Видимый спектр у человека связан с длинами волн в диапазоне от 380 до 740 нм — очень маленькое расстояние, поскольку нанометр (нм) составляет одну миллиардную часть метра. Другие виды могут обнаруживать другие части электромагнитного спектра. Например, медоносные пчелы могут видеть свет в ультрафиолетовом диапазоне (Wakakuwa, Stavenga, & Arikawa, 2007), а некоторые змеи могут обнаруживать инфракрасное излучение в дополнение к более традиционным зрительным световым сигналам (Chen, Deng, Brauth, Ding, & Tang, 2012). ; Хартлайн, Касс и Луп, 19 лет78).

Рисунок 7 . Свет, видимый человеку, составляет лишь небольшую часть электромагнитного спектра.

У человека длина волны света связана с восприятием цвета (рис. 8). В видимом спектре наше восприятие красного цвета связано с более длинными волнами, зеленый цвет занимает промежуточное положение, а синий и фиолетовый цвета имеют более короткую длину волны. (Легкий способ запомнить это — мнемоника ROYGBIV: r ed, o range, y желтый, g зеленый, b синий, i ndigo, v iolet.) Амплитуда световых волн связана с нашим восприятием яркости или интенсивности цвета, причем большие амплитуды кажутся ярче.