Зір

Зір людини (зорове сприйняття) - процес психофізіологічної обробки зображення об'єктів навколишнього світу, здійснюваний зоровою системою.

Загальна інформація

Через велику кількість етапів процесу зорового сприйняття його окремі характеристики розглядаються з точки зору різних наук - оптики, психології, фізіології, хімії. На кожному етапі сприйняття виникають спотворення, помилки, збої, але мозок людини обробляє отриману інформацію і вносить необхідні корективи. Ці процеси носять неусвідомлюваний характер і реалізуються в багаторівневому автономному коригуванні спотворень. Так усуваються сферична і хроматична аберація, ефекти сліпої плями, проводиться кольорокорекція, формується високоякісне стереоскопічне зображення тощо. У тих випадках, коли підсвідома обробка інформації недостатня, або ж надлишкова, виникають оптичні ілюзії.

Фізіологія зору людини

Зір кольорів

Біля приматів (і людини) мутація викликала появу колбочок - колірних рецепторів. Це було викликано розширенням екологічної ніші ссавців, переходом частини видів до денного способу життя, в тому числі на деревах. Мутація була викликана появою зміненої копії гена, що відповідає за сприйняття середньої, зеленічутливої області спектра. Вона забезпечила краще розпізнавання об'єктів «денного світу» - плодів, квітів, листя.

В оці людини містяться два типи світлочутливих клітин (рецепторів): високо чутливі палички, що відповідають за сутінковий (нічний) зір, і менш чутливі колбочки, що відповідають за кольоровий зір.

У сітківці ока людини є три види колбочок, максимум чутливості яких припадає на червону, зелену і синю ділянку спектру, тобто відповідає трьом «основним» кольорам. Вони забезпечують розпізнавання тисяч кольорів і відтінків. Криві спектральної чутливості трьох видів колбочок частково перекриваються, що викликає ефект метамерії. Дуже сильне світло збуджує всі 3 типи рецепторів, і тому сприймається, як випромінювання сліпяще-білого кольору.

Рівномірне роздратування всіх трьох елементів, що відповідає середньозваженому денному світлу, також викликає відчуття білого кольору (Див. Психологія сприйняття кольору). Трискладну теорію кольорового зору вперше висловив у 1756 році М. В. Ломоносов, коли він писав «про три матеріали дна ока». Сто років потому її розвинув німецький вчений Г. Гельмгольц, який не згадує відомої роботи Ломоносова «Про походження світла», хоча вона була опублікована і коротко викладена німецькою мовою.

Паралельно існувала опонентна теорія кольору Евальда Герінга. Її розвинули Давид Х'юбл (David H.Hubel) і Торстен Вайзел (Torsten N.Wiesel), які отримали Нобелівську премію 1981 року за своє відкриття.

Вони припустили, що в мозок надходить інформація зовсім не про червоний (R), зелений (G) і синьий (B) кольори (теорія кольору Юнга-Гельмгольца,). Мозок отримує інформацію про різницю яскравості - про різницю яскравості білого (Умах) і чорного (Умін), про різницю зеленого і червоного кольорів (G-R), про різницю і синього і жовтого кольорів (B-yellow), а жовтий колір (yellow = R + G) є сума червоного і зеленого кольорів, де R, G і B - яскравості складових складових - червоних, B, Br, Черво, Черво, B, B.

Маємо систему рівнянь - Кч-б = Умах-Умін; Kgr = G-R; Kbrg = B-R-G, де Кч-б, Kgr, Kbrg - функції коефіцієнтів балансу білого для будь-якого освітлення. Практично це виражається в тому, що люди сприймають колір предметів однаково при різних джерелах освітлення (колірна адаптація).

Незважаючи на суперечливість двох теорій, за сучасними уявленнями, вірні обидві. На рівні сітківки діє трьохстимульна теорія, однак, інформація обробляється, і в мозок надходять дані, що вже узгоджуються з опонентною теорією.

Бінокулярний зір

Бінокулярний зір у людини, як і у інших ссавців, а також птахів і риб, забезпечується наявністю двох очей, інформація від яких обробляється спочатку роздільно і паралельно, а потім синтезується в мозку в зоровий образ.

Завдяки тому, що поля зору обох очей людини і вищих приматів значною мірою перетинаються, людина здатна краще, ніж багато ссавців, визначати зовнішній вигляд і відстань (тут допомагає також механізм акомодації) до близьких предметів в основному за рахунок ефекту стереоскопічності зору.

Стереоскопічний зір

У багатьох видів, спосіб життя яких вимагає хорошої оцінки відстані до об'єкта, очі дивляться швидше вперед, ніж в сторони. Так, у гірських баранів, леопардів, мавп забезпечується кращий стереоскопічний зір, який допомагає оцінювати відстань перед стрибком. Людина також має хороший стереоскопічний зір.

Стереоскопічний ефект зберігається на дистанції приблизно 0,1-100 метрів.

Ведуче око

Очі людини дещо розрізняються, тому виділяють ведуче і відоме око.

Визначення провідного ока важливе для мисливців, відеооператорів та осіб інших професій. Якщо подивитися через отвір у непрозорому екрані (дірочка в аркуші паперу на відстані 20-30 см.) на віддалений предмет, а потім, не зміщуючи голову по черзі закрити праве і ліве око, то для ведучого ока зображення не зміститься.

Основні властивості зору

Світлова чутливість людського ока

Світлова чутливість оцінюється величиною порогу світлового подразника.

Людина з хорошим зором здатна розгледіти вночі світло від свічки на відстані декількох кілометрів. Однак світлова чутливість зору багатьох нічних тварин (сови, гризуни) набагато вища.

Максимальна світлова чутливість досягається після досить тривалої темнової адаптації. Її визначають під дією світлового потоку в тілесному вугіллі 50 ° при довжині хвилі 500 нм (максимум чутливості ока). У цих умовах порогова енергія світла близько 10 ерг/с, що еквівалентно кільком квантам.

Чутливість ока залежить від повноти адаптації, від інтенсивності джерела світла, довжини хвилі і кутових розмірів джерела, а також від часу дії подразника. Чутливість ока знижується з віком через погіршення оптичних властивостей склери і зіниці, а також рецепторної ланки сприйняття.

Гострота зору

Здатність різних людей бачити великі або менші деталі предмета з однієї і тієї ж відстані при однаковій формі очного яблука і однаковій силі діоптричної очної системи обумовлюється відмінністю в відстані між чутливими елементами сітківки і називається гостротою зору.

Бінокулярність

Розглядаючи предмет обома очима, ми бачимо його тільки тоді одиночним, коли осі зору очей утворюють такий кут схожості (конвергенцію), при якому симетричні виразні зображення на сітківках виходять у певних відповідних місцях чутливої жовтої плями (fovea centralis). Завдяки такому бінокулярному зору, ми не тільки судимо про відносне положення і відстані предметів, але і сприймаємо враження рельєфу і обсягу.

Бінокулярість може порушуватися при косоглазії та деяких інших захворюваннях очей.

При сильній втомі може спостерігатися тимчасове косооке, викликане відключенням відомого ока.

Контрастна чутливість

Контрастна чутливість - здатність людини бачити об'єкти, що слабо відрізняються за яскравістю від фону. Оцінка контрастної чутливості проводиться за синусоїдальними ґратами. Підвищення порогу контрастної чутливості може бути ознакою ряду очних захворювань, у зв'язку з чим його дослідження може застосовуватися в діагностиці.

Адаптація зору

Наведені вище властивості зору тісно пов'язані зі здатністю ока до адаптації. Адаптація відбувається до змін освітленості (див. темну адаптацію), колірної характеристики освітлення (здатність сприймати білі предмети білими навіть при значній зміні спектра падаючого світла, див. також Баланс білого).

Адаптація проявляється також у здатності зору частково компенсувати дефекти найбільш зорового апарату (оптичні дефекти кришталика, дефекти сітківки, скотоми тощо).

Психологія зорового сприйняття

Зоровий апарат - очі та провідні шляхи - настільки тісно інтегрований з мозком, що важко сказати, де починається та чи інша частина процесу переробки зорової інформації.

Залежно від ситуації, людина здатна «» бачити «» предмети, частково приховані від ока, наприклад, частими ґратами. Протягом одного-двох тижнів людина повністю адаптується до «» перекладеного зображення світу «», створюваного спеціальними призматичними окулярами.

Дефекти зору

Наймасовіший недолік - нечітка, неясна видимість близьких або віддалених предметів.

Дефекти кришталика

• Далекозорість

Видимість предметів змінюється з віком людини: десятирічна дитина бачить добре предмет не ближче 7 см, у 45 років - 33 см, а в 70 років необхідні окуляри для розгляду близьких предметів. Так протягом життя падає здатність кришталика змінювати свою кривизну, розвивається дальнозоркість.

• Короткозорість

Інший дефект зору - короткозорість (міопія). Розвивається короткозорість від тривалої напруги зору, пов'язаної з нестачею освітлення. Встановлено, що в молодших класах короткозорих небагато, але їх стає більше в середніх і старших класах. Найчастіше короткозорість розвивається до 16 - 18 років.

Короткозорість майже ніколи не розвивається у людей, які ведуть спосіб життя, що вимагає спостереження віддалених предметів (моряки та ін.).

Дефекти короткозорості і дальнозоркості можуть бути подолані за допомогою окулярів.

• Астигматизм

Цей дефект зору пов'язаний з порушенням форми кришталика або рогівки, в результаті чого людина втрачає здатність однаково добре бачити по горизонталі і вертикалі, починає бачити предмети спотвореними, в яких одні лінії чіткі, інші - розмиті. Його легко діагностувати, розглядаючи одним оком аркуш паперу з темними паралельними лініями - обертаючи такий аркуш, астигматик зауважить, що темні лінії то розмиваються, то стають чіткішими.

У більшості людей зустрічається вроджений астигматизм до 0.5 діоптрій, що не приносить дискомфорту.

Даний дефект компенсується окулярами з циліндричними лінзами, що мають різну кривизну по горизонталі і вертикалі і контактними лінзами, (жорсткими або м'якими торичними), також, як і очковими лінзами, що мають різну оптичну силу в різних меридіанах.

Дефекти сітківки

• Дальтонізм

Якщо в сітківці очі випадає або ослаблене сприйняття одного з трьох основних кольорів, то людина не сприймає якийсь колір. Є «кольоровосліпі» на червоний, зелений і синьо-фіолетовий колір. Рідко зустрічається парна, або навіть повна колірна сліпота. Частіше зустрічаються люди, які не можуть відрізнити червоний колір від зеленого. Ці кольори вони сприймають як сірі. Такий недолік зору був названий дальтонізмом - на ім'я англійського вченого Д. Дальтона, який сам страждав таким розладом кольорового зору і вперше описав його.

Дальтонізм невиліковний, передається у спадок (зчеплений з Х-хромосомою). Іноді він виникає після деяких очних і нервових хвороб.

Дальтоніков не допускають до водіння транспорту. Дуже важливо гарне кольоровозчуття для моряків, льотчиків, хіміків, художників, тому для деяких професій кольоровий зір перевіряють за допомогою спеціальних таблиць.

• Скотома

Скотома - (від греч. skotos - темрява) - плямоподібний дефект у полі зору ока, викликаний захворюванням у сітківці, хворобами зорового нерва, глаукомою. Це ділянки (в межах поля зору), в яких зір істотно ослаблений, або відсутній.

Іноді скотомою називають сліпу пляму - область на сітківці, що відповідає диску зорового нерва (т. н.фізіологічна скотома).

• Абсолютна скотома (absolute scotomata) - ділянка, в якій зір відсутній.
• Відносна худоба (relative scotoma) - ділянка, в якій зір значно знижено.

Припустити наявність скотоми можна самостійно провівши дослідження за допомогою тесту Амслера.

Інші дефекти

• Косоглазіє

Способи покращення зору

Прагнення поліпшити зір пов'язане зі спробою подолати як дефекти зору, так і його природні обмеження.

Залежно від характеру і причин порушення зору для корекції дефектів зорового сприйняття використовують різні технічні пристосування, спеціальні вправи, а також кілька видів оперативного втручання (мікрохірургія, імплантація кришталика, лазерна корекція зору тощо).

Інструментальні методи

Налаштування недоліків зору зазвичай здійснюється за допомогою окулярів.

Для розширення можливостей зорового сприйняття використовують також спеціальні прилади і методи:

• Мікроскопія
• Телескоп

Хірургічна корекція

Альтернативна медицина

Система Норбекова

Спеціальні вправи

Широко пропагуються спеціальні вправи для корекції короткозорості і далекозорості (методи Шичко, Бейтса тощо). Незважаючи на певні успіхи, не завершено детальне обґрунтування методик, недостатньо даних про межі застосування методів (вікові та діагностичні обмеження ефективності та застосовності методик).

Література

• Р. Грегорі. Розумне око М., 2003
• Грегорі Р. Л. Око і мозок. Психологія зорового сприйняття. М., 1970