Fizikia ya maono. Jicho la mwanadamu huona vitu juu chini Picha ya kuwaziwa iliyopinduliwa huundwa kwenye retina ya jicho.

Tangu nyakati za zamani, jicho limekuwa ishara ya ujuzi wote, ujuzi wa siri, hekima na uangalifu. Na hii haishangazi. Baada ya yote, ni shukrani kwa maono kwamba tunapokea habari nyingi kuhusu ulimwengu unaotuzunguka. Kwa msaada wa macho, tunatathmini ukubwa, sura, umbali na nafasi ya jamaa ya vitu, kufurahia aina mbalimbali za rangi na kuchunguza harakati.

Jicho la udadisi hufanyaje kazi?

Jicho la mwanadamu mara nyingi hulinganishwa na kamera. Konea, sehemu ya uwazi na mbonyeo ya ganda la nje, ni kama lenzi inayolenga. Ganda la pili - mishipa - linawakilishwa mbele na iris, maudhui ya rangi ambayo huamua rangi ya macho. Shimo katikati ya iris - mwanafunzi - hupungua kwa mwanga mkali na kupanua katika mwanga hafifu, hudhibiti kiasi cha mwanga kinachoingia kwenye jicho, kama diaphragm. Lenzi ya pili ni lenzi inayoweza kusongeshwa na inayoweza kunyumbulika iliyozungukwa na msuli wa siliari ambao hubadilisha kiwango cha kupindika kwake. Nyuma ya lenzi ni mwili wa vitreous - dutu ya uwazi ya gelatinous ambayo inadumisha elasticity na sura ya spherical ya mboni ya jicho. Miale ya mwanga, kupita katika miundo ya intraocular, huanguka kwenye retina - shell nyembamba zaidi ya tishu za neva ambazo huweka ndani ya jicho. Vipokeaji picha ni seli nyeti kwenye retina ambazo, kama vile filamu ya picha, hunasa picha.

Kwa nini inasemekana kwamba "tunaona" na ubongo?

Na bado chombo cha maono ni ngumu zaidi kuliko vifaa vya kisasa vya picha. Baada ya yote, hatutengenezi tu kile tunachokiona, lakini kutathmini hali hiyo na kuitikia kwa maneno, vitendo na hisia.

Macho ya kulia na kushoto huona vitu kutoka pembe tofauti. Ubongo huunganisha picha zote mbili pamoja, kama matokeo ambayo tunaweza kukadiria kiasi cha vitu na nafasi yao ya jamaa.

Kwa hivyo, picha ya mtazamo wa kuona huundwa kwenye ubongo.

Kwa nini, tunapojaribu kufikiria jambo fulani, tunaangalia upande huu?

Picha iliyo wazi zaidi huundwa wakati mionzi ya mwanga inapiga ukanda wa kati wa retina - macula. Kwa hiyo, kujaribu kuzingatia kitu kwa karibu zaidi, tunageuza macho yetu kwa mwelekeo unaofaa. Harakati ya bure ya kila jicho kwa pande zote hutolewa na kazi ya misuli sita.

Kope, kope na nyusi - sio tu sura nzuri?

mboni ya jicho inalindwa kutokana na ushawishi wa nje na kuta za mifupa za obiti, tishu laini za mafuta zinazoweka cavity yake, na kope.

Tunakodolea macho, tukijaribu kulinda macho yetu dhidi ya nuru inayopofusha, upepo unaonyauka na vumbi. Eyelashes nene wakati huo huo karibu, na kutengeneza kizuizi cha kinga. Na nyusi zimeundwa ili kunasa matone ya jasho kutoka kwenye paji la uso.

Conjunctiva ni utando mwembamba wa mucous unaofunika mboni ya jicho na uso wa ndani wa kope, una mamia ya tezi ndogo. Wao hutoa "lubrication" ambayo inaruhusu kope kusonga kwa uhuru wakati imefungwa na kulinda konea kutoka kukauka nje.

Malazi ya macho

Picha inaundwaje kwenye retina?

Ili kuelewa jinsi picha inavyoundwa kwenye retina, ni muhimu kukumbuka kuwa wakati wa kupita kutoka kwa njia moja ya uwazi hadi nyingine, mionzi ya mwanga hupunguzwa (ambayo ni, hutoka kwenye uenezi wa rectilinear).

Vyombo vya habari vya uwazi katika jicho ni konea yenye filamu ya machozi inayoifunika, ucheshi wa maji, lens na mwili wa vitreous. Konea ina nguvu kubwa zaidi ya kuangazia, lenzi ya pili yenye nguvu zaidi ni lenzi. Filamu ya machozi, ucheshi wa maji na mwili wa vitreous una nguvu ya refractive isiyo na maana.

Kupitia vyombo vya habari vya intraocular, miale ya mwanga hujirudia na kuungana kwenye retina, na kutengeneza picha wazi.

Malazi ni nini?

Jaribio lolote la kuhama macho husababisha kupungua kwa picha na inahitaji marekebisho ya ziada ya mfumo wa macho wa jicho. Inafanywa kutokana na malazi - mabadiliko katika nguvu ya refractive ya lens.

Lens inayohamishika na yenye kubadilika imeshikamana na misuli ya siliari kwa msaada wa nyuzi za ligament ya zinn. Katika maono ya mbali, misuli imetulia, nyuzi za ligament ya zonium ziko katika hali ya taut, kuzuia lens kuchukua sura ya convex. Unapojaribu kuchunguza vitu karibu, mikataba ya misuli ya siliari, mduara wa misuli hupungua, ligament ya zinn inalegea na lenzi inakuwa convex. Kwa hivyo, nguvu zake za kuakisi huongezeka, na vitu vilivyoko umbali wa karibu vinalenga retina. Utaratibu huu unaitwa malazi.

Kwa nini tunafikiri kwamba "mikono inapungua kwa umri"?

Kwa umri, lenzi hupoteza mali yake ya elastic, inakuwa mnene na haibadilishi nguvu yake ya kuakisi. Matokeo yake, hatua kwa hatua tunapoteza uwezo wa kuzingatia, ambayo inafanya kuwa vigumu kufanya kazi kwa karibu. Wakati wa kusoma, tunajaribu kusonga gazeti au kitabu mbali na macho, lakini hivi karibuni mikono haitoshi kutoa maono wazi.

Lenses za kubadilisha hutumiwa kurekebisha presbyopia, nguvu ambayo huongezeka kwa umri.

uharibifu wa kuona

Asilimia 38 ya wakazi wa nchi yetu wana ulemavu wa macho unaohitaji marekebisho ya miwani.

Kwa kawaida, mfumo wa macho wa jicho una uwezo wa kukataa miale ya mwanga kwa njia ambayo inaungana hasa kwenye retina, kutoa maono wazi. Ili kuzingatia picha kwenye retina, jicho la kutafakari linahitaji lens ya ziada.

Ulemavu wa kuona ni nini?

Nguvu ya kutafakari ya jicho imedhamiriwa na mambo mawili kuu ya anatomiki: urefu wa mhimili wa anteroposterior wa jicho na curvature ya cornea.

Maoni ya karibu au myopia. Ikiwa urefu wa mhimili wa jicho umeongezeka au konea ina nguvu kubwa ya refractive, picha huundwa mbele ya retina. Uharibifu huu wa kuona unaitwa kutoona karibu au myopia. Watu wenye uoni wa karibu huona vizuri kwa umbali wa karibu na vibaya kwa mbali. Marekebisho yanapatikana kwa kuvaa miwani yenye lenzi zinazotofautiana (minus).

Kuona mbali au hypermetropia. Ikiwa urefu wa mhimili wa jicho umepunguzwa au nguvu ya refractive ya cornea iko chini, picha huundwa kwenye hatua ya kufikiria nyuma ya retina. Ulemavu huu wa kuona unaitwa kutoona mbali au hypermetropia. Kuna maoni potofu kwamba watu wanaoona mbali wanaweza kuona kwa mbali. Wana ugumu wa kufanya kazi kwa karibu na mara nyingi wana maono duni ya umbali. Marekebisho yanapatikana kwa kuvaa miwani yenye lenzi za kugeuza (pamoja).

Astigmatism. Kwa ukiukaji wa sphericity ya cornea, kuna tofauti katika nguvu ya refractive pamoja na meridians mbili kuu. Picha ya vitu kwenye retina imepotoshwa: baadhi ya mistari ni wazi, wengine ni blurry. Uharibifu huu wa kuona unaitwa astigmatism na inahitaji miwani yenye lenzi za silinda.

Jicho limeundwa na mboni ya macho na kipenyo cha 22-24 mm, kufunikwa na ala opaque; sclera, na mbele ni wazi konea(au konea) Sclera na cornea hulinda jicho na hutumikia kusaidia misuli ya oculomotor.

Iris- sahani nyembamba ya mishipa ambayo hupunguza boriti inayopita ya mionzi. Nuru huingia kwenye jicho kupitia mwanafunzi. Kulingana na mwangaza, kipenyo cha mwanafunzi kinaweza kutofautiana kutoka 1 hadi 8 mm.

lenzi ni lenzi ya elastic ambayo inaunganishwa na misuli mwili wa siliari. Mwili wa ciliary hutoa mabadiliko katika sura ya lens. Lenzi hugawanya uso wa ndani wa jicho ndani ya chumba cha mbele kilichojaa ucheshi wa maji na chumba cha nyuma kilichojaa. mwili wa vitreous.

Uso wa ndani wa kamera ya nyuma umefunikwa na safu ya picha - retina. Ishara za mwanga hupitishwa kutoka kwa retina hadi kwa ubongo ujasiri wa macho. Kati ya retina na sclera ni choroid, inayojumuisha mtandao wa mishipa ya damu inayolisha jicho.

Retina ina doa ya njano- eneo la maono wazi zaidi. Mstari unaopita katikati ya macula na katikati ya lenzi inaitwa mhimili wa kuona. Imepotoka kutoka kwa mhimili wa macho wa jicho kwenda juu kwa pembe ya digrii 5. Kipenyo cha macula ni karibu 1 mm, na uwanja unaofanana wa mtazamo wa jicho ni digrii 6-8.

Retina imefunikwa na vipengele vya picha: vijiti na mbegu. Fimbo ni nyeti zaidi kwa mwanga, lakini hazitofautishi rangi na hutumikia kwa maono ya jioni. Koni ni nyeti kwa rangi lakini hazisikii mwanga na kwa hivyo hutumika kwa maono ya mchana. Katika eneo la macula, mbegu hutawala, na kuna vijiti vichache; kwa pembeni ya retina, kinyume chake, idadi ya mbegu hupungua kwa kasi, na vijiti tu vinabaki.

Katikati ya macula ni fossa ya kati. Chini ya fossa imefungwa tu na mbegu. Kipenyo cha fovea ni 0.4 mm, uwanja wa mtazamo ni digrii 1.

Katika macula, mbegu nyingi hufikiwa na nyuzi za mtu binafsi za ujasiri wa optic. Nje ya macula, nyuzi moja ya ujasiri wa macho hutumikia kikundi cha mbegu au vijiti. Kwa hiyo, katika eneo la fovea na macula, jicho linaweza kutofautisha maelezo mazuri, na picha inayoanguka kwenye retina yote inakuwa wazi kidogo. Sehemu ya pembeni ya retina hutumikia hasa kwa mwelekeo katika nafasi.

Vijiti vina rangi ya rangi rhodopsin, kukusanya ndani yao katika giza na kufifia katika mwanga. Mtazamo wa mwanga kwa vijiti ni kutokana na athari za kemikali chini ya hatua ya mwanga kwenye rhodopsin. Koni huguswa na mwanga kwa kuitikia iodopsin.

Mbali na rhodopsin na iodopsin, kuna rangi nyeusi kwenye uso wa nyuma wa retina. Kwa nuru, rangi hii hupenya tabaka za retina na, ikichukua sehemu kubwa ya nishati ya mwanga, inalinda vijiti na koni kutokana na mfiduo mkali wa mwanga.

Katika nafasi ya shina ya ujasiri wa optic iko doa kipofu. Eneo hili la retina sio nyeti kwa mwanga. Kipenyo cha doa kipofu ni 1.88 mm, ambayo inalingana na uwanja wa mtazamo wa digrii 6. Hii ina maana kwamba mtu kutoka umbali wa m 1 hawezi kuona kitu kilicho na kipenyo cha cm 10 ikiwa picha yake inaonyeshwa kwenye eneo la kipofu.

Mfumo wa macho wa jicho unajumuisha konea, ucheshi wa maji, lens na mwili wa vitreous. Kinyume cha mwanga kwenye jicho hutokea hasa kwenye konea na nyuso za lenzi.

Nuru kutoka kwa kitu kilichozingatiwa hupitia mfumo wa macho wa jicho na inalenga kwenye retina, na kutengeneza picha ya kinyume na iliyopunguzwa juu yake (ubongo "hugeuka" picha ya reverse, na inachukuliwa kuwa moja kwa moja).

Fahirisi ya refractive ya mwili wa vitreous ni kubwa kuliko moja, kwa hiyo urefu wa kuzingatia wa jicho katika nafasi ya nje (urefu wa mbele wa focal) na ndani ya jicho (urefu wa nyuma wa focal) haufanani.

Nguvu ya macho ya jicho (katika diopta) huhesabiwa kama usawa wa urefu wa nyuma wa jicho, ulioonyeshwa kwa mita. Nguvu ya macho ya jicho inategemea ikiwa imepumzika (diopta 58 kwa jicho la kawaida) au katika hali ya juu ya malazi (70 diopters).

Malazi Uwezo wa jicho kutofautisha wazi vitu kwa umbali tofauti. Malazi hutokea kutokana na mabadiliko katika curvature ya lens wakati wa mvutano au utulivu wa misuli ya mwili wa siliari. Wakati mwili wa siliari unaponyooshwa, lenzi hunyooshwa na radii yake ya curvature huongezeka. Kwa kupungua kwa mvutano wa misuli, curvature ya lens huongezeka chini ya hatua ya nguvu za elastic.

Katika hali ya bure, isiyo na mkazo ya jicho la kawaida, picha za wazi za vitu vya mbali sana hupatikana kwenye retina, na kwa makao makubwa zaidi, vitu vya karibu vinaonekana.

Msimamo wa kitu ambacho huunda picha kali kwenye retina kwa jicho la utulivu inaitwa sehemu ya mbali ya jicho.

Msimamo wa kitu ambacho picha kali imeundwa kwenye retina na shida kubwa zaidi ya jicho inaitwa sehemu ya karibu ya jicho.

Wakati jicho linashughulikiwa na infinity, lengo la nyuma linapatana na retina. Katika mvutano wa juu zaidi kwenye retina, picha ya kitu kilicho umbali wa cm 9 hupatikana.

Tofauti kati ya upatanishi wa umbali kati ya pointi za karibu na za mbali inaitwa malazi mbalimbali ya jicho(kipimo katika diopta).

Kwa umri, uwezo wa jicho kushughulikia hupungua. Katika umri wa miaka 20 kwa jicho la wastani, eneo la karibu ni umbali wa cm 10 (makazi mbalimbali ya diopta 10), katika miaka 50 hatua ya karibu tayari iko katika umbali wa cm 40 (makazi mbalimbali 2.5 diopta), na kwa umri wa miaka 60 huenda kwa infinity , yaani, malazi huacha. Jambo hili linaitwa mtazamo wa mbali unaohusiana na umri au presbyopia.

Umbali bora wa kuona- Huu ni umbali ambao jicho la kawaida hupata mkazo mdogo wakati wa kuangalia maelezo ya kitu. Kwa maono ya kawaida, ni wastani wa cm 25-30.

Marekebisho ya jicho kwa kubadilisha hali ya mwanga inaitwa kukabiliana na hali. Kukabiliana hutokea kutokana na mabadiliko ya kipenyo cha ufunguzi wa mwanafunzi, harakati ya rangi nyeusi kwenye tabaka za retina na mmenyuko tofauti wa fimbo na koni kwa mwanga. Mkazo wa mwanafunzi hutokea kwa sekunde 5, na upanuzi wake kamili huchukua dakika 5.

Kukabiliana na giza hutokea wakati wa mpito kutoka juu hadi mwangaza mdogo. Kwa mwanga mkali, mbegu hufanya kazi, lakini fimbo "zimepofushwa", rhodopsin imekwisha, rangi nyeusi imeingia kwenye retina, ikizuia mbegu kutoka kwa mwanga. Kwa kupungua kwa kasi kwa mwangaza, ufunguzi wa mwanafunzi hufungua, kupitisha flux kubwa ya mwanga. Kisha rangi nyeusi huacha retina, rhodopsin inarejeshwa, na wakati kuna kutosha, vijiti huanza kufanya kazi. Kwa kuwa mbegu hazijali mwangaza mdogo, mwanzoni jicho halitofautishi chochote. Usikivu wa jicho hufikia thamani yake ya juu baada ya dakika 50-60 ya kuwa katika giza.

Kukabiliana na mwanga- hii ni mchakato wa kukabiliana na jicho wakati wa mpito kutoka kwa mwangaza mdogo hadi juu. Mara ya kwanza, vijiti vinawashwa sana, "vipofu" kutokana na uharibifu wa haraka wa rhodopsin. Koni ambazo bado hazijalindwa na chembe za rangi nyeusi pia huwashwa sana. Baada ya dakika 8-10, hisia ya upofu huacha na jicho huona tena.

mstari wa kuona jicho ni pana kabisa (digrii 125 kwa wima na digrii 150 kwa usawa), lakini ni sehemu ndogo tu ambayo hutumiwa kwa tofauti ya wazi. Sehemu ya maono kamili zaidi (sambamba na fovea ya kati) ni karibu 1-1.5 °, ya kuridhisha (katika eneo la macula nzima) - karibu 8 ° kwa usawa na 6 ° kwa wima. Sehemu iliyobaki ya mtazamo hutumika kwa mwelekeo mbaya katika nafasi. Ili kutazama nafasi inayozunguka, jicho linapaswa kufanya harakati inayoendelea ya mzunguko katika obiti yake ndani ya 45-50 °. Mzunguko huu huleta picha za vitu mbalimbali kwenye fovea na hufanya iwezekanavyo kuzichunguza kwa undani. Harakati za macho zinafanywa bila ushiriki wa fahamu na, kama sheria, hazionekani na mtu.

Kikomo cha angular cha azimio la jicho- hii ni pembe ya chini ambayo jicho hutazama tofauti mbili za nuru. Kikomo cha angular cha azimio la jicho ni kama dakika 1 na inategemea tofauti ya vitu, mwangaza, kipenyo cha mwanafunzi na urefu wa wimbi la mwanga. Kwa kuongeza, kikomo cha azimio kinaongezeka kadiri picha inavyosonga mbali na fovea na mbele ya kasoro za kuona.

Kasoro za kuona na marekebisho yao

Katika maono ya kawaida, sehemu ya mbali ya jicho iko mbali sana. Hii ina maana kwamba urefu wa kuzingatia wa jicho lililolegea ni sawa na urefu wa mhimili wa jicho, na picha huanguka hasa kwenye retina katika eneo la fovea.

Jicho kama hilo hufautisha vitu vizuri kwa mbali, na kwa malazi ya kutosha - pia karibu.

Myopia

Katika myopia, miale kutoka kwa kitu cha mbali sana huelekezwa mbele ya retina, kwa hivyo picha isiyo wazi huundwa kwenye retina.

Mara nyingi hii ni kwa sababu ya kurefusha (deformation) ya mboni ya jicho. Chini mara nyingi, myopia hutokea kwa urefu wa jicho la kawaida (karibu 24 mm) kutokana na nguvu ya juu ya macho ya mfumo wa macho ya jicho (zaidi ya diopta 60).

Katika visa vyote viwili, picha kutoka kwa vitu vya mbali iko ndani ya jicho na sio kwenye retina. Mtazamo tu kutoka kwa vitu vilivyo karibu na jicho huanguka kwenye retina, ambayo ni, sehemu ya mbali ya jicho iko kwenye umbali mdogo mbele yake.

sehemu ya mbali ya jicho

Myopia inasahihishwa na lenses hasi, ambayo hujenga picha ya hatua ya mbali sana kwenye hatua ya mbali ya jicho.

sehemu ya mbali ya jicho

Myopia mara nyingi huonekana katika utoto na ujana, na kadiri mboni ya jicho inakua kwa urefu, myopia huongezeka. Myopia ya kweli, kama sheria, hutanguliwa na kinachojulikana kama myopia ya uwongo - matokeo ya spasm ya malazi. Katika kesi hii, inawezekana kurejesha maono ya kawaida kwa msaada wa njia zinazopanua mwanafunzi na kupunguza mvutano wa misuli ya ciliary.

kuona mbali

Kwa uwezo wa kuona mbali, miale kutoka kwa kitu kilicho mbali sana huelekezwa nyuma ya retina.

Kuona mbali husababishwa na nguvu dhaifu ya macho ya jicho kwa urefu fulani wa mboni ya jicho: ama jicho fupi kwa nguvu ya kawaida ya macho, au nguvu ya chini ya macho ya jicho kwa urefu wa kawaida.

Ili kuzingatia picha kwenye retina, unapaswa kuchuja misuli ya mwili wa siliari kila wakati. Vitu vya karibu ni kwa jicho, zaidi ya nyuma ya retina picha yao huenda na jitihada zaidi inahitajika kutoka kwa misuli ya jicho.

Sehemu ya mbali ya jicho la mbali ni nyuma ya retina, yaani, katika hali ya utulivu, anaweza kuona tu kitu kilicho nyuma yake.

sehemu ya mbali ya jicho

Bila shaka, huwezi kuweka kitu nyuma ya jicho, lakini unaweza kutekeleza picha yake huko kwa msaada wa lenses chanya.

sehemu ya mbali ya jicho

Kwa mtazamo mdogo wa mbali, maono ya mbali na ya karibu ni nzuri, lakini kunaweza kuwa na malalamiko ya uchovu na maumivu ya kichwa wakati wa kazi. Kwa kiwango cha wastani cha kuona mbali, maono ya mbali yanabaki kuwa mazuri, lakini maono ya karibu ni magumu. Kwa maono ya juu, umbali na maono ya karibu huwa duni, kwa kuwa uwezekano wote wa jicho kuzingatia retina picha ya hata vitu vya mbali imechoka.

Katika mtoto mchanga, jicho limebanwa kidogo katika mwelekeo wa mlalo, kwa hiyo jicho huwa na uwezo mdogo wa kuona mbali, ambao hutoweka kadiri mboni ya jicho inakua.

Ametropia

Ametropia (kutoona karibu au kuona mbali) ya jicho inaonyeshwa katika diopta kama mgawanyiko wa umbali kutoka kwa uso wa jicho hadi sehemu ya mbali, iliyoonyeshwa kwa mita.

Nguvu ya macho ya lenzi inayohitajika kusahihisha maono ya karibu au kuona mbali inategemea umbali kutoka kwa glasi hadi kwa jicho. Lenses za mawasiliano ziko karibu na jicho, hivyo nguvu zao za macho ni sawa na ametropia.

Kwa mfano, ikiwa na myopia hatua ya mbali iko mbele ya jicho kwa umbali wa cm 50, basi lenses za mawasiliano na nguvu ya macho ya diopta -2 zinahitajika ili kusahihisha.

Kiwango dhaifu cha ametropia inachukuliwa hadi diopta 3, kati - kutoka diopta 3 hadi 6 na shahada ya juu - juu ya diopta 6.

Astigmatism

Kwa astigmatism, urefu wa kuzingatia wa jicho ni tofauti katika sehemu tofauti zinazopitia mhimili wake wa macho. Astigmatism katika jicho moja inachanganya athari za kuona karibu, kuona mbali na maono ya kawaida. Kwa mfano, jicho linaweza kuona karibu katika sehemu ya mlalo na linaweza kuona mbali katika sehemu ya wima. Kisha kwa infinity hataweza kuona wazi mistari ya usawa, na atatofautisha waziwazi wale wa wima. Kwa karibu, kinyume chake, jicho kama hilo huona mistari ya wima vizuri, na mistari ya usawa itakuwa blurry.

Sababu ya astigmatism ni ama sura isiyo ya kawaida ya cornea au kupotoka kwa lens kutoka kwa mhimili wa macho wa jicho. Astigmatism mara nyingi ni ya kuzaliwa, lakini inaweza kutokana na upasuaji au jeraha la jicho. Mbali na kasoro katika mtazamo wa kuona, astigmatism kawaida hufuatana na uchovu wa macho na maumivu ya kichwa. Astigmatism inasahihishwa na lenzi za silinda (pamoja au diverging) pamoja na lenzi za duara.

Vifaa vya msaidizi wa mfumo wa kuona na kazi zake

Mfumo wa hisia za kuona una vifaa vya msaidizi tata, ambavyo ni pamoja na mpira wa macho na jozi tatu za misuli ambayo hutoa harakati zake. Vipengele vya mboni ya jicho hufanya mabadiliko ya msingi ya ishara ya mwanga inayoingia kwenye retina:
• mfumo wa macho wa jicho unalenga picha kwenye retina;
• mwanafunzi anadhibiti kiwango cha mwanga kinachoanguka kwenye retina;
• misuli ya mboni ya macho kuhakikisha harakati yake ya kuendelea.

Uundaji wa picha kwenye retina

Nuru ya asili iliyoonyeshwa kutoka kwa uso wa vitu inaenea, i.e. miale ya mwanga kutoka kwa kila nukta ya kitu hutoka kwa mwelekeo tofauti. Kwa hivyo, kwa kukosekana kwa mfumo wa macho wa macho, miale kutoka kwa sehemu moja ya kitu ( a) inaweza kugonga sehemu tofauti za retina ( a1, a2, a3) Jicho kama hilo litaweza kutofautisha kiwango cha jumla cha kuangaza, lakini sio mtaro wa vitu (Mchoro 1A).

Ili kuona vitu vya ulimwengu unaozunguka, ni muhimu kwamba mionzi ya mwanga kutoka kwa kila hatua ya kitu inapiga hatua moja tu ya retina, i.e. picha inahitaji kuzingatia. Hii inaweza kupatikana kwa kuweka uso wa spherical refractive mbele ya retina. Miale ya mwanga inayotoka kwa nukta moja ( a), baada ya kukataa juu ya uso kama huo itakusanywa kwa wakati mmoja a1(kuzingatia). Kwa hivyo, picha iliyo wazi ya inverted itaonekana kwenye retina (Mchoro 1 B).

Urekebishaji wa mwanga unafanywa kwenye kiolesura kati ya vyombo vya habari viwili vilivyo na fahirisi tofauti za refractive. Jicho lina lenzi 2 za duara: konea na lenzi. Ipasavyo, kuna nyuso 4 za refractive: hewa / konea, konea / ucheshi wa maji ya chumba cha anterior ya jicho, ucheshi wa maji / lens, lens / mwili wa vitreous.

Malazi

Malazi - marekebisho ya nguvu ya refractive ya vifaa vya macho ya jicho katika umbali fulani kwa kitu katika swali. Kwa mujibu wa sheria za kukataa, ikiwa ray ya mwanga huanguka juu ya uso wa refractive, basi inapotoka kwa pembe ambayo inategemea angle ya matukio yake. Wakati kitu kinakaribia, angle ya matukio ya mionzi inayotokana nayo itabadilika, hivyo mionzi iliyopigwa itakusanyika kwenye hatua nyingine, ambayo itakuwa nyuma ya retina, ambayo itasababisha "blur" ya picha (Mchoro 2B). ) Ili kuzingatia tena, ni muhimu kuongeza nguvu ya refractive ya vifaa vya macho ya jicho (Mchoro 2B). Hii inafanikiwa na ongezeko la curvature ya lens, ambayo hutokea kwa ongezeko la sauti ya misuli ya ciliary.

Udhibiti wa mwanga wa retina

Kiasi cha mwanga kinachoanguka kwenye retina ni sawa na eneo la mwanafunzi. Kipenyo cha mwanafunzi katika mtu mzima hutofautiana kutoka 1.5 hadi 8 mm, ambayo hutoa mabadiliko katika ukubwa wa tukio la mwanga kwenye retina kwa karibu mara 30. Athari za pupillary hutolewa na mifumo miwili ya misuli ya laini ya iris: wakati misuli ya annular inapunguza, mwanafunzi hupungua, na wakati misuli ya radial inapunguza, inapanua.

Kwa kupungua kwa lumen ya mwanafunzi, ukali wa picha huongezeka. Hii ni kwa sababu kubanwa kwa mwanafunzi huzuia mwanga kufika maeneo ya pembeni ya lenzi na hivyo huondoa upotoshaji wa picha kwa sababu ya mgawanyiko wa duara.

harakati za macho

Jicho la mwanadamu linaendeshwa na misuli sita ya macho, ambayo haiingiliki na mishipa mitatu ya fuvu - oculomotor, trochlear, na abducens. Misuli hii hutoa aina mbili za harakati za mboni ya macho - haraka spasmodic (saccades) na harakati laini zifuatazo.

Harakati za macho za spasmodic (sacades) kutokea wakati wa kuzingatia vitu vya stationary (Mchoro 3). Zamu za haraka za mboni ya jicho (10 - 80 ms) hubadilishana na vipindi vya urekebishaji wa kutazama kwa hatua moja (200 - 600 ms). Pembe ya mzunguko wa mboni ya jicho wakati wa saccade moja huanzia dakika kadhaa ya arc hadi 10 °, na wakati wa kuangalia kutoka kwa kitu kimoja hadi kingine, inaweza kufikia 90 °. Katika pembe kubwa za uhamisho, saccades hufuatana na kugeuka kwa kichwa; kuhamishwa kwa mboni ya jicho kawaida hutangulia harakati ya kichwa.

Harakati za macho laini ongozana na vitu vinavyotembea kwenye uwanja wa mtazamo. Kasi ya angular ya harakati hizo inafanana na kasi ya angular ya kitu. Ikiwa mwisho unazidi 80 ° / s, basi ufuatiliaji unakuwa pamoja: harakati za laini zinaongezwa na saccades na zamu za kichwa.

nistagmasi - ubadilishaji wa mara kwa mara wa harakati laini na za spasmodic. Wakati mtu anayepanda treni anaangalia nje ya dirisha, macho yake yanafuatana vizuri na mazingira ya kusonga nje ya dirisha, na kisha macho yake yanaruka hadi mahali pa kurekebisha.

Ubadilishaji wa ishara nyepesi katika vipokea picha

Aina za picha za retina na mali zao

Kuna aina mbili za photoreceptors katika retina (fimbo na mbegu), ambazo hutofautiana katika muundo na mali ya kisaikolojia.

Jedwali 1. Mali ya kisaikolojia ya fimbo na mbegu

Nadharia ya maono mawili

Uwepo wa mifumo miwili ya photoreceptor (cones na fimbo), tofauti katika unyeti wa mwanga, hutoa marekebisho kwa kiwango cha kutofautiana cha mwanga wa mazingira. Katika hali ya taa haitoshi, mtazamo wa mwanga hutolewa na vijiti, wakati rangi haziwezi kutofautishwa ( maono ya scototopic e) Katika mwanga mkali, maono hutolewa hasa na mbegu, ambayo inafanya uwezekano wa kutofautisha rangi vizuri ( maono ya picha ).

Utaratibu wa ubadilishaji wa ishara nyepesi kwenye kipokea picha

Katika vipokea picha vya retina, nishati ya mionzi ya sumakuumeme (mwanga) inabadilishwa kuwa nishati ya kushuka kwa uwezo wa membrane ya seli. Mchakato wa mabadiliko unaendelea katika hatua kadhaa (Mchoro 4).

• Katika hatua ya 1, fotoni ya nuru inayoonekana, inayoangukia kwenye molekuli ya rangi ya jua, inafyonzwa na p-elektroni za vifungo viwili vilivyounganishwa 11- cis-retina, wakati retina inapita ndani mawazo-umbo. Stereomerization 11- cis-retina husababisha mabadiliko ya conformational katika sehemu ya protini ya molekuli ya rhodopsin.

• Katika hatua ya 2, protini ya transducin huwashwa, ambayo katika hali yake isiyofanya kazi ina Pato la Taifa lililofungwa sana. Baada ya kuingiliana na rhodopsin iliyowezeshwa kwa picha, transducin hubadilisha molekuli ya Pato la Taifa kwa GTP.

• Katika hatua ya 3, transducin iliyo na GTP huunda changamano na cGMP-phosphodiesterase isiyofanya kazi, ambayo inaongoza kwa uanzishaji wa mwisho.

• Katika hatua ya 4, cGMP-phosphodiesterase iliyoamilishwa hutengeneza hidrolisisi ndani ya seli kutoka GMP hadi GMP.

• Katika hatua ya 5, kushuka kwa mkusanyiko wa cGMP husababisha kufungwa kwa njia za mawasiliano na hyperpolarization ya membrane ya photoreceptor.

Wakati wa uhamisho wa ishara utaratibu wa phosphodiesterase inaimarishwa. Wakati wa mwitikio wa photoreceptor, molekuli moja ya rhodopsin yenye msisimko huweza kuamilisha mia kadhaa ya molekuli za transducin. Hiyo. katika hatua ya kwanza ya uhamisho wa ishara, amplification kwa mara 100-1000 hutokea. Kila molekuli ya transducin iliyoamilishwa huwasha molekuli moja tu ya phosphodiesterase, lakini mwisho huchochea hidrolisisi ya molekuli elfu kadhaa na GMP. Hiyo. katika hatua hii, ishara inakuzwa na mara nyingine 1,000 -10,000. Kwa hiyo, wakati wa kupeleka ishara kutoka kwa photon hadi cGMP, zaidi ya mara 100,000 amplification yake inaweza kutokea.

Usindikaji wa habari kwenye retina

Vipengele vya mtandao wa neva wa retina na kazi zao

Mtandao wa neva wa retina unajumuisha aina 4 za seli za neva (Mchoro 5):

• seli za ganglioni,
• seli za bipolar,
• seli za amacrine,
• seli za mlalo.

seli za ganglioni - neurons, axoni ambazo, kama sehemu ya ujasiri wa macho, hutoka kwa jicho na kufuata mfumo mkuu wa neva. Kazi ya seli za ganglioni ni kufanya msisimko kutoka kwa retina hadi mfumo mkuu wa neva.

seli za bipolar unganisha kipokezi na seli za ganglioni. Michakato miwili yenye matawi huondoka kutoka kwa mwili wa seli ya bipolar: mchakato mmoja huunda migusano ya sinepsi na seli kadhaa za vipokea picha, nyingine ikiwa na seli kadhaa za ganglioni. Kazi ya seli za bipolar ni kufanya msisimko kutoka kwa vipokea picha hadi seli za ganglioni.

Seli za usawa kuunganisha photoreceptors karibu. Michakato kadhaa hutoka kwenye mwili wa seli ya mlalo, ambayo huunda mawasiliano ya sinepsi na vipokea picha. Kazi kuu ya seli za usawa ni utekelezaji wa mwingiliano wa kando wa vipokea picha.

seli za amacrine ziko sawa na zile za usawa, lakini huundwa na mawasiliano sio na kipokea picha, lakini na seli za ganglioni.

Kuenea kwa msisimko katika retina

Wakati kipokezi cha picha kinapoangaziwa, uwezo wa kipokezi hukua ndani yake, ambayo ni hyperpolarization. Uwezo wa kipokezi ambao umejitokeza katika seli ya fotoreceptor hupitishwa kwa seli za bipolar na mlalo kupitia migusano ya sinepsi kwa usaidizi wa mpatanishi.

Utengano wa polar na hyperpolarization unaweza kukua katika seli ya bipolar (tazama hapa chini kwa maelezo zaidi), ambayo huenea kwa seli za ganglioni kupitia mgusano wa sinepsi. Mwisho ni kazi kwa hiari, i.e. endelea kuzalisha uwezo wa kutenda kwa masafa fulani. Hyperpolarization ya seli za ganglioni husababisha kupungua kwa mzunguko wa msukumo wa ujasiri, depolarization - kwa ongezeko lake.

Majibu ya umeme ya neurons ya retina

Sehemu ya kupokea ya seli ya msongo wa mawazo ni mkusanyo wa seli za vipokea picha ambazo hutengeneza mihusiano ya sinepsi. Sehemu ya upokezi ya seli ya ganglioni inaeleweka kama jumla ya seli za fotoreceptor ambazo seli hii ya ganglioni huunganishwa kupitia seli mbili.

Sehemu za kupokea za seli za bipolar na ganglioni ni pande zote. Katika uwanja wa kupokea, sehemu za kati na za pembeni zinaweza kutofautishwa (Mchoro 6). Mpaka kati ya sehemu za kati na za pembeni za uga pokezi ni wenye nguvu na unaweza kubadilika kadri kiwango cha mwanga kinavyobadilika.

Matendo ya seli za neva za retina juu ya kuangaza kwa vipokea picha vya sehemu za kati na za pembeni za uwanja wao wa kupokea, kama sheria, ni kinyume. Wakati huo huo, kuna madarasa kadhaa ya seli za ganglioni na bipolar (ON -, OFF -seli), zinazoonyesha majibu tofauti ya umeme kwa hatua ya mwanga (Mchoro 6).

Jedwali 2. Madarasa ya seli za ganglioni na bipolar na majibu yao ya umeme

Usindikaji wa taarifa ya kuona katika mfumo mkuu wa neva

Njia za hisia za mfumo wa kuona

Axoni za myelinated za seli za ganglioni za retina hutumwa kwenye ubongo kama sehemu ya mishipa ya macho miwili (Mchoro 7). Neva za macho za kulia na kushoto huungana kwenye sehemu ya chini ya fuvu na kuunda chiasma ya macho. Hapa, nyuzi za neva kutoka nusu ya kati ya retina ya kila jicho hupita kwa upande wa kinyume, na nyuzi kutoka kwa nusu za upande wa retina zinaendelea kwa upande mmoja.

Baada ya kuvuka, akzoni za seli za ganglioni kwenye njia ya macho hufuata miili ya jeni ya kando (LCB), ambapo huunda migusano ya sinepsi na nyuroni za CNS. Axoni za seli za ujasiri za LKT kama sehemu ya kinachojulikana. mionzi ya kuona hufikia nyuroni za gamba la msingi la kuona (uwanja wa 17 kulingana na Brodmann). Zaidi ya hayo, pamoja na viunganisho vya intracortical, msisimko huenea kwenye kamba ya pili ya kuona (mashamba 18b-19) na kanda za ushirika za cortex.

Njia za hisia za mfumo wa kuona zimepangwa kulingana na kanuni ya retinotopic - msisimko kutoka kwa seli za ganglioni za jirani hufikia sehemu za jirani za LCT na cortex. Uso wa retina, kama ilivyokuwa, unaonyeshwa kwenye uso wa LKT na gamba.

Akzoni nyingi za seli za ganglioni huishia kwenye LCT, ilhali baadhi ya nyuzi huenda kwenye kolikuli ya juu, hypothalamus, eneo la kizito la shina la ubongo, na kiini cha njia ya macho.

• Uunganisho kati ya retina na colliculus ya juu hutumikia kudhibiti harakati za jicho.

• Makadirio ya retina ndani ya haipothalamasi hutumika kusawazisha midundo ya circadian ya asili na mabadiliko ya kila siku katika viwango vya mwanga.

• Uunganisho kati ya retina na eneo la kizito la shina ni muhimu sana kwa udhibiti wa lumen ya mwanafunzi na malazi.

• Neuroni za nuclei za njia ya macho, ambazo pia hupokea pembejeo ya sinepsi kutoka kwa seli za ganglioni, zinahusishwa na viini vya vestibuli ya shina la ubongo. Makadirio haya hukuruhusu kutathmini nafasi ya mwili katika nafasi kulingana na ishara za kuona, na pia hutumikia kutekeleza athari ngumu za oculomotor (nystagmus).

Usindikaji wa taarifa za kuona katika LCT

• Neuroni za LCT zina nyuga za kupokea zenye mviringo. Majibu ya umeme ya seli hizi ni sawa na yale ya seli za ganglioni.

• Kuna niuroni katika LCT ambazo huwaka kunapokuwa na mwanga/nyeusi mpaka kwenye uga wa upokezi (nyuroni linganishi) au wakati huu mpaka unaposogea ndani ya sehemu ya kupokea (vitambua mwendo).

Usindikaji wa taarifa ya kuona katika gamba la msingi la kuona

Kulingana na majibu ya msukumo wa mwanga, neurons ya cortical imegawanywa katika madarasa kadhaa.

Neuroni zilizo na uga rahisi wa kupokea. Msisimko mkubwa zaidi wa neuroni kama hiyo hutokea wakati uwanja wake wa kupokea unaangazwa na ukanda wa mwanga wa mwelekeo fulani. Mzunguko wa msukumo wa ujasiri unaotokana na neuron hiyo hupungua kwa mabadiliko katika mwelekeo wa ukanda wa mwanga (Mchoro 8A).

Neuroni zilizo na uga changamano wa kupokea. Kiwango cha juu cha msisimko wa niuroni hupatikana wakati kichocheo cha mwanga kinaposonga ndani ya ukanda wa ON ya uga wa kupokea katika mwelekeo fulani. Mwendo wa kichocheo cha mwanga katika mwelekeo mwingine au kuondoka kwa kichocheo cha mwanga nje ya eneo la ON husababisha msisimko dhaifu (Mchoro 8B).

Neuroni zilizo na uga wa upokezi wa hali ya juu. Upeo wa msisimko wa neuron hiyo unapatikana chini ya hatua ya kichocheo cha mwanga cha usanidi tata. Kwa mfano, neurons zinajulikana, msisimko mkubwa zaidi unaoendelea wakati wa kuvuka mipaka miwili kati ya mwanga na giza ndani ya ukanda wa ON wa uwanja wa kupokea (Mchoro 23.8 C).

Licha ya idadi kubwa ya data ya majaribio juu ya mifumo ya mwitikio wa seli kwa vichocheo anuwai vya kuona, kwa sasa hakuna nadharia kamili inayoelezea mifumo ya usindikaji wa habari ya kuona kwenye ubongo. Hatuwezi kueleza jinsi majibu mbalimbali ya umeme ya niuroni katika retina, LC, na gamba hutoa utambuzi wa muundo na matukio mengine ya utambuzi wa kuona.

Marekebisho ya kazi za vifaa vya msaidizi

udhibiti wa malazi. Mabadiliko katika curvature ya lens hufanyika kwa msaada wa misuli ya ciliary. Kwa contraction ya misuli ya siliari, curvature ya uso wa mbele wa lens huongezeka na nguvu ya refractive huongezeka. Nyuzi laini za misuli ya misuli ya siliari haziingizwi na neurons za postganglioniki ambazo miili yao iko kwenye ganglioni ya siliari.

Kichocheo cha kutosha cha kubadilisha kiwango cha curvature ya lenzi ni unyogovu wa picha kwenye retina, ambayo imeandikwa na neurons ya cortex ya msingi. Kutokana na miunganisho ya chini ya gamba, kiwango cha msisimko wa niuroni katika eneo la pretectal hubadilika, ambayo husababisha uanzishaji au uzuiaji wa niuroni za preganglioniki za kiini cha oculomotor (kiini cha Edinger-Westphal) na niuroni za postganglioniki za ganglioni ya siliari.

Udhibiti wa lumen ya mwanafunzi. Mwanafunzi kubanwa hutokea wakati nyuzi laini za misuli ya annular ya konea, ambazo hazijazuiliwa na niuroni za parasympathetic za ganglioni za siliari, zinapopatana. Msisimko wa mwisho hutokea kwa kiwango cha juu cha tukio la mwanga kwenye retina, ambayo inachukuliwa na neurons ya cortex ya msingi ya kuona.

Upanuzi wa mwanafunzi unafanywa na mkazo wa misuli ya radial ya konea, ambayo haipatikani na neuroni za huruma za HSP. Shughuli ya mwisho iko chini ya udhibiti wa kituo cha ciliospinal na eneo la pretectal. Kichocheo cha upanuzi wa mwanafunzi ni kupungua kwa kiwango cha kuangaza kwa retina.

Udhibiti wa harakati za macho. Sehemu ya nyuzi za seli za ganglioni hufuata neurons za colliculi ya juu (ubongo wa kati), ambayo inahusishwa na nuclei ya oculomotor, trochlear na abducens neva, niuroni ambazo huzuia nyuzi za misuli iliyopigwa ya misuli ya jicho. Seli za ujasiri za kifua kikuu cha juu zitapokea pembejeo za synaptic kutoka kwa vipokezi vya vestibular, proprioreceptors ya misuli ya shingo, ambayo inaruhusu mwili kuratibu harakati za jicho na harakati za mwili katika nafasi.

Matukio ya mtazamo wa kuona

Utambuzi wa muundo

Mfumo wa kuona una uwezo wa ajabu wa kutambua kitu kwa njia mbalimbali za picha yake. Tunaweza kutambua picha (uso unaojulikana, barua, nk) wakati baadhi ya sehemu zake hazipo, wakati ina vipengele vya ziada, wakati ina mwelekeo tofauti katika nafasi, ina vipimo tofauti vya angular, inageuzwa kwetu na pande tofauti. , na kadhalika. P. (Mchoro 9). Mifumo ya neurophysiological ya jambo hili kwa sasa inasomwa sana.

Uthabiti wa sura na saizi

Kama sheria, tunaona vitu vinavyotuzunguka kama visivyobadilika kwa sura na saizi. Ingawa kwa kweli sura na ukubwa wao kwenye retina sio mara kwa mara. Kwa mfano, baiskeli katika uwanja wa mtazamo daima huonekana ukubwa sawa bila kujali umbali kwake. Magurudumu ya baiskeli yanatambuliwa kama duara, ingawa kwa kweli picha zao kwenye retina zinaweza kuwa duaradufu nyembamba. Jambo hili linaonyesha jukumu la uzoefu katika maono ya ulimwengu unaozunguka. Njia za neurophysiological za jambo hili hazijulikani kwa sasa.

Mtazamo wa kina

Picha ya ulimwengu unaozunguka kwenye retina ni tambarare. Walakini, tunaona ulimwengu kuwa wa hali ya juu. Kuna mifumo kadhaa ambayo hutoa ujenzi wa nafasi ya 3-dimensional kulingana na picha za gorofa zilizoundwa kwenye retina.

• Kwa kuwa macho iko umbali fulani kutoka kwa kila mmoja, picha zinazoundwa kwenye retina ya macho ya kushoto na ya kulia hutofautiana kwa kiasi fulani kutoka kwa kila mmoja. Kadiri kitu kinavyokuwa karibu na mtazamaji, ndivyo picha hizi zitakavyotofautiana.

• Picha zinazopishana pia husaidia kutathmini nafasi zao katika nafasi. Picha ya kitu kilicho karibu inaweza kuingiliana na picha ya mbali, lakini si kinyume chake.

• Wakati kichwa cha mwangalizi kikihama, picha za vitu vinavyoangaliwa kwenye retina pia zitahama (jambo la parallax). Kwa mabadiliko ya kichwa sawa, picha za vitu vya karibu zitabadilika zaidi ya picha za vitu vya mbali.

Mtazamo wa utulivu wa nafasi

Ikiwa, baada ya kufunga jicho moja, tunasisitiza kidole kwenye mboni ya jicho la pili, basi tutaona kwamba ulimwengu unaozunguka unahamia upande. Katika hali ya kawaida, ulimwengu unaozunguka umesimama, ingawa picha kwenye retina "inaruka" kila wakati kwa sababu ya harakati za mboni za macho, zamu za kichwa, na mabadiliko katika nafasi ya mwili katika nafasi. Mtazamo wa kutokuwa na uwezo wa nafasi inayozunguka unahakikishwa na ukweli kwamba usindikaji wa picha za kuona huzingatia habari kuhusu harakati za macho, harakati za kichwa na nafasi ya mwili katika nafasi. Mfumo wa hisia za kuona unaweza "kuondoa" harakati zake za macho na mwili kutoka kwa harakati ya picha kwenye retina.

Nadharia za maono ya rangi

Nadharia ya vipengele vitatu

Kulingana na kanuni ya mchanganyiko wa kuongeza trichromatic. Kulingana na nadharia hii, aina tatu za koni (nyeti kwa nyekundu, kijani kibichi na bluu) hufanya kazi kama mifumo ya kipokezi huru. Kwa kulinganisha ukubwa wa ishara kutoka kwa aina tatu za koni, mfumo wa hisia za kuona hutoa "upendeleo wa ziada wa ziada" na huhesabu rangi halisi. Waandishi wa nadharia hiyo ni Jung, Maxwell, Helmholtz.

Nadharia ya rangi ya mpinzani

Inafikiriwa kuwa rangi yoyote inaweza kuelezewa bila usawa kwa kuonyesha msimamo wake kwenye mizani miwili - "bluu-njano", "nyekundu-kijani". Rangi zilizolala kwenye nguzo za mizani hii huitwa rangi za mpinzani. Nadharia hii inaungwa mkono na ukweli kwamba kuna niuroni katika retina, LC na gamba ambazo huwashwa wakati uwanja wao wa kupokea unamulikwa na mwanga mwekundu na kuzuiwa wakati mwanga ni wa kijani. Neuroni zingine huwaka zinapofunuliwa na manjano na huzuiwa zinapofunuliwa na bluu. Inachukuliwa kuwa kwa kulinganisha kiwango cha msisimko wa neurons ya mifumo ya "nyekundu-kijani" na "njano-bluu", mfumo wa hisia za kuona unaweza kuhesabu sifa za rangi ya mwanga. Waandishi wa nadharia hiyo ni Mach, Goering.

Kwa hivyo, kuna ushahidi wa majaribio kwa nadharia zote mbili za maono ya rangi. inazingatiwa kwa sasa. Kwamba nadharia ya vipengele vitatu inaeleza vya kutosha taratibu za mtazamo wa rangi katika kiwango cha vipokea picha vya retina, na nadharia ya rangi zinazopingana inaelezea taratibu za mtazamo wa rangi katika kiwango cha mitandao ya neva.

Takwimu zisizowezekana na picha zisizoeleweka sio jambo ambalo haliwezi kuchukuliwa kihalisi: zinatokea katika akili zetu. Kwa kuwa mchakato wa kuona takwimu kama hizo hufuata njia isiyo ya kawaida isiyo ya kawaida, mwangalizi anakuja kuelewa kuwa kitu kisicho cha kawaida kinaendelea kichwani mwake. Ili kuelewa vizuri mchakato tunaouita "maono", ni muhimu kuwa na wazo la jinsi viungo vyetu vya hisia (macho na ubongo) hubadilisha vichocheo vya mwanga kuwa habari muhimu.

Jicho kama kifaa cha macho

Jicho (ona Mtini. 1) hufanya kazi kama kamera. Lenzi (lenzi) inazalisha taswira iliyopunguzwa iliyogeuzwa kutoka kwa ulimwengu wa nje kwenda kwenye retina (retina) - mtandao wa seli za picha ambazo ziko kando ya mwanafunzi (mwanafunzi) na kuchukua zaidi ya nusu ya eneo la uso wa ndani. mboni ya jicho. Kama chombo cha macho, jicho kwa muda mrefu imekuwa siri kidogo. Wakati kamera inalenga kwa kusogeza lenzi karibu au mbali zaidi na safu ya picha, uwezo wake wa kurudisha nuru hurekebishwa wakati wa malazi (kubadilisha jicho kwa umbali fulani). Sura ya lens ya jicho inabadilishwa na misuli ya ciliary. Wakati mikataba ya misuli, lenzi inakuwa ya mviringo, na kuleta taswira inayolenga ya vitu karibu na retina. Aperture ya jicho la mwanadamu inarekebishwa kwa njia sawa na katika kamera. Mwanafunzi anadhibiti ukubwa wa ufunguzi wa lens, kupanua au kuambukizwa kwa msaada wa misuli ya radial, kuchorea iris ya jicho (iris) na rangi yake ya tabia. Wakati jicho letu linaposogea kwenye eneo ambalo linataka kuzingatia, urefu wa kuzingatia na saizi ya mwanafunzi hurekebisha mara moja kwa hali zinazohitajika "moja kwa moja".

Muundo wa retina (Mchoro 2), safu ya photosensitive ndani ya jicho, ni ngumu sana. Mishipa ya macho (pamoja na mishipa ya damu) hutoka kwenye ukuta wa nyuma wa jicho. Eneo hili halina chembechembe za kupiga picha na hujulikana kama sehemu ya upofu. Nyuzi za neva hutoka na kuishia katika aina tatu tofauti za seli zinazoshika mwanga unaoziingia. Michakato inayotoka kwenye safu ya tatu, ya ndani kabisa ya seli ina molekuli ambazo hubadilisha muundo wao kwa muda wakati wa kuchakata mwanga unaoingia, na hivyo kutoa msukumo wa umeme. Seli za picha huitwa vijiti (viboko) na koni (cones) katika umbo la michakato yao. Cones ni nyeti kwa rangi, wakati fimbo sio. Kwa upande mwingine, unyeti wa picha ya vijiti ni kubwa zaidi kuliko ile ya mbegu. Jicho moja lina vijiti milioni mia moja na koni milioni sita, zilizosambazwa kwa usawa katika retina. Kinyume kabisa cha mwanafunzi kuna kinachojulikana kama macula lutea (Kielelezo 3), ambacho kinajumuisha tu mbegu katika mkusanyiko wa kiasi kikubwa. Tunapotaka kuona kitu kwa kuzingatia, tunaweka macho yetu ili picha iko kwenye macula. Kuna miunganisho mingi kati ya chembe za retina, na misukumo ya umeme kutoka kwa chembe milioni mia moja zinazohisi picha hutumwa kwenye ubongo pamoja na nyuzi milioni moja tu za neva. Kwa hivyo, jicho linaweza kuelezewa kijuujuu kuwa ni picha au kamera ya televisheni iliyopakiwa na filamu ya picha.

Kutoka kwa mapigo nyepesi hadi habari

Lakini tunaonaje kweli? Hadi hivi majuzi, suala hili lilikuwa ngumu kusuluhishwa. Jibu bora kwa swali hili lilikuwa lifuatalo: kuna eneo katika ubongo ambalo ni mtaalamu wa maono, ambapo picha iliyopokelewa kutoka kwa retina huundwa kwa namna ya seli za ubongo. Kadiri mwanga unavyoanguka kwenye seli ya retina, ndivyo seli ya ubongo inayolingana nayo inavyofanya kazi kwa nguvu zaidi, ambayo ni, shughuli za seli za ubongo kwenye kituo chetu cha kuona hutegemea usambazaji wa mwanga unaoanguka kwenye retina. Kwa kifupi, mchakato huanza na picha kwenye retina na kuishia na picha inayolingana kwenye "skrini" ndogo ya seli za ubongo. Kwa kawaida, hii haielezi maono, lakini huhamisha tu tatizo kwa ngazi ya kina. Nani anakusudiwa kuona picha hii ya ndani? Hali hii inaonyeshwa vizuri katika Mchoro wa 5, uliochukuliwa kutoka kwa kazi ya Descartes "Le traité de l" homme. Katika kesi hii, nyuzi zote za ujasiri huishia kwenye tezi fulani, ambayo Descartes alifikiria kuwa mahali pa nafsi, na ni yeye. ni nani anayeona sura ya ndani.Lakini swali linabaki: jinsi gani "maono" hufanya kazi kweli?

Wazo la mwangalizi mdogo kwenye ubongo sio tu haitoshi kuelezea maono, lakini pia hupuuza shughuli tatu ambazo zinafanywa moja kwa moja na mfumo wa kuona yenyewe. Kwa mfano, hebu tuangalie takwimu katika takwimu 4 (na Kanizsa). Tunaona pembetatu katika sehemu tatu za mviringo kwa kukatwa kwao. Pembetatu hii haikuwasilishwa kwa retina, lakini ni matokeo ya kubahatisha kwa mfumo wetu wa kuona! Pia, karibu haiwezekani kuangalia Mchoro wa 6 bila kuona mfuatano unaoendelea wa ruwaza za mviringo zinazogombania usikivu wetu, kana kwamba tunapitia shughuli za kuona za ndani moja kwa moja. Wengi huona kwamba mfumo wao wa kuona umechanganyikiwa kabisa na mchoro wa Dallenbach (Mchoro 8), wanapotafuta njia za kutafsiri madoa haya meusi na meupe kwa namna fulani wanayoelewa. Ili kukuepusha na maumivu, Kielelezo 10 kinatoa tafsiri ambayo mfumo wako wa kuona utakubali mara moja na kwa wote. Tofauti na mchoro uliopita, haitakuwa vigumu kwako kuunda upya viboko vichache vya wino kwenye sura ya 7 kuwa picha ya watu wawili wanaozungumza.

Kwa mfano, njia tofauti kabisa ya maono inaonyeshwa na utafiti wa Werner Reichardt kutoka Tübingen, ambaye alitumia miaka 14 kujifunza maono na mfumo wa udhibiti wa ndege wa nzi wa nyumbani. Kwa masomo haya, alitunukiwa Tuzo la Heineken mnamo 1985. Sawa na wadudu wengine wengi, inzi ana macho yenye mchanganyiko wa mamia ya vijiti, kila kimoja kikiwa na kipengele tofauti cha kupiga picha. Mfumo wa udhibiti wa ndege wa inzi una mifumo mitano inayojitegemea ambayo hufanya kazi kwa haraka sana (kasi ya mwitikio takriban mara 10 kuliko ile ya binadamu) na kwa ufanisi. Kwa mfano, mfumo mdogo wa kutua hufanya kazi kama ifuatavyo. Wakati uwanja wa mtazamo wa nzi "hupuka" (kwa sababu uso ni karibu), vichwa vya kuruka kuelekea katikati ya "mlipuko". Ikiwa katikati iko juu ya kuruka, itapinduka kiotomatiki. Mara tu miguu ya nzi inapogusa uso, "mfumo mdogo" wa kutua umezimwa. Wakati wa kuruka, nzi hutoa aina mbili tu za habari kutoka kwa uwanja wake wa maoni: mahali ambapo sehemu ya kusonga ya saizi fulani iko (ambayo lazima ilingane na saizi ya nzi kwa umbali wa sentimita 10), na mwelekeo. na kasi ya eneo hili kusonga katika uwanja wa kutazama. Uchakataji wa data hii husaidia kusahihisha kiotomatiki njia ya ndege. Haiwezekani kwamba nzi ana picha kamili ya ulimwengu unaozunguka. Yeye haoni nyuso wala vitu. Data ya pembejeo ya kuona iliyochakatwa kwa njia fulani inapitishwa moja kwa moja kwenye mfumo mdogo wa motor. Kwa hivyo, data ya kuona ya pembejeo haibadilishwa kuwa picha ya ndani, lakini katika fomu ambayo inaruhusu nzi kujibu kwa kutosha kwa mazingira yake. Vile vile vinaweza kusemwa juu ya mfumo mgumu zaidi kama mwanadamu.

Kuna sababu nyingi kwa nini wanasayansi wamejizuia kutatua swali la msingi kwa muda mrefu, kama mwanadamu anavyoona. Ilitokea kwamba mambo mengine mengi ya maono yalihitaji kuelezwa kwanza—muundo tata wa retina, mwonekano wa rangi, utofautishaji, picha za baadaye, na kadhalika. Walakini, kinyume na matarajio, uvumbuzi katika maeneo haya hauwezi kutoa mwanga juu ya suluhisho la shida kuu. Tatizo kubwa zaidi lilikuwa ukosefu wa dhana yoyote ya jumla au mpango ambapo matukio yote ya kuona yangeorodheshwa. Mapungufu ya jamaa ya maeneo ya kawaida ya utafiti yanaweza kupatikana kutoka kwa T.N. Comsweet juu ya mada ya mtazamo wa kuona, kulingana na mihadhara yake kwa wanafunzi wa muhula wa kwanza na wa pili. Katika utangulizi, mwandishi anaandika: "Ninatafuta kuelezea vipengele vya msingi vinavyotokana na uwanja mkubwa ambao kwa kawaida tunauita mtazamo wa kuona." Walakini, tunaposoma yaliyomo katika kitabu hiki, "mada hizi za kimsingi" zinageuka kuwa kunyonya kwa nuru kwa vijiti na koni za retina, maono ya rangi, njia ambazo seli za hisia zinaweza kuongeza au kupunguza mipaka ya pande zote. ushawishi kwa kila mmoja, mzunguko wa ishara za umeme zinazopitishwa kupitia seli za hisia, na nk. Leo, utafiti katika eneo hili unafuata njia mpya kabisa, na kusababisha utofauti wa kutatanisha katika vyombo vya habari vya kitaaluma. Na mtaalamu pekee ndiye anayeweza kuunda picha ya jumla ya kuendeleza sayansi mpya ya Maono." Kulikuwa na jaribio moja tu la kuchanganya mawazo mapya kadhaa na matokeo ya utafiti kwa namna ya kupatikana kwa mtu wa kawaida. Na hata hapa maswali "Maono ni nini?" na "Tunaonaje?" hayakuwa maswali kuu ya majadiliano.

Kutoka kwa Picha hadi Kuchakata Data

David Marr wa Maabara ya Artificial Intelligence katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts alikuwa wa kwanza kujaribu kuzungumzia somo hilo kwa mtazamo tofauti kabisa katika kitabu chake “Vision” (Vision), kilichochapishwa baada ya kifo chake. Ndani yake, alitaka kuzingatia tatizo kuu na kupendekeza njia zinazowezekana za kutatua. Matokeo ya Marr, kwa kweli, sio ya mwisho na yako wazi kwa utafiti kutoka pande tofauti hadi leo, lakini hata hivyo, faida kuu ya kitabu chake ni mantiki yake na uthabiti wa hitimisho. Kwa hali yoyote, mbinu ya Marr hutoa mfumo muhimu sana wa kujenga masomo ya vitu visivyowezekana na takwimu mbili. Katika kurasa zifuatazo tutajaribu kufuata mlolongo wa mawazo ya Marr.

Marr alielezea mapungufu ya nadharia ya jadi ya mtazamo wa kuona hivi:

"Kujaribu kuelewa mtazamo wa kuona kwa kuchunguza nyuroni pekee ni kama kujaribu kuelewa jinsi ndege inavyoruka kwa kuchunguza manyoya yake tu. Haiwezekani. Ili kuelewa jinsi ndege inavyoruka, tunahitaji kuelewa aerodynamics, na kisha tu muundo. ya manyoya na aina mbalimbali za mbawa za ndege zitakuwa na maana yoyote kwetu. maana." Katika muktadha huu, Marr anamtaja J. J. Gibson kuwa wa kwanza kugusia masuala muhimu katika uwanja huu wa maono. Maoni ya Marr ni kwamba mchango muhimu zaidi wa Gibson ulikuwa. kwamba "jambo muhimu zaidi katika akili ni kwamba wao ni njia za habari kutoka kwa ulimwengu wa nje kwa mtazamo wetu (...) Aliuliza swali muhimu - Je! mazingira yanayobadilika kila wakati? Hili ni swali muhimu sana, linaloonyesha kwamba Gibson alizingatia kwa usahihi tatizo la mtazamo wa kuona kama kupona, kutokana na taarifa iliyopokelewa kutoka kwa sensorer, mali "sahihi" ya vitu katika ulimwengu wa nje. "Na hivyo tumefikia uwanja wa usindikaji wa habari.

Haipaswi kuwa na swali kwamba Marr alitaka kupuuza maelezo mengine ya jambo la maono. Kinyume chake, anasisitiza haswa kwamba maono hayawezi kufafanuliwa kwa njia ya kuridhisha kutoka kwa mtazamo mmoja tu. Ufafanuzi lazima upatikane kwa matukio ya kila siku kulingana na matokeo ya saikolojia ya majaribio na uvumbuzi wote katika uwanja huu uliofanywa na wanasaikolojia na wanasaikolojia katika uwanja wa anatomy ya mfumo wa neva. Kwa upande wa usindikaji wa habari, wanasayansi wa kompyuta wangependa kujua jinsi mfumo wa kuona unaweza kupangwa, ambayo algorithms inafaa zaidi kwa kazi fulani. Kwa kifupi, jinsi maono yanaweza kupangwa. Nadharia ya kina pekee ndiyo inayoweza kukubalika kama maelezo ya kuridhisha kwa mchakato wa kuona.

Marr alishughulikia shida hii kutoka 1973 hadi 1980. Kwa bahati mbaya, hakuweza kukamilisha kazi yake, lakini aliweza kuweka msingi thabiti wa utafiti zaidi.

Kutoka kwa neurology hadi utaratibu wa kuona

Imani kwamba kazi nyingi za binadamu zinadhibitiwa na ubongo imekuwa ikishirikiwa na wataalamu wa neva tangu mwanzoni mwa karne ya 19. Maoni yalitofautiana juu ya swali la ikiwa sehemu fulani za cortex ya ubongo hutumiwa kufanya shughuli za mtu binafsi, au ubongo wote unahusika katika kila operesheni. Leo, majaribio maarufu ya daktari wa neva wa Kifaransa Pierre Paul Broca imesababisha kukubalika kwa jumla kwa nadharia ya eneo maalum. Broca alimtibu mgonjwa ambaye hakuweza kuongea kwa miaka 10, ingawa nyuzi zake za sauti zilikuwa sawa. Mwanamume huyo alipokufa mwaka wa 1861, uchunguzi wa maiti ulionyesha kuwa upande wa kushoto wa ubongo wake ulikuwa na kasoro. Broca alipendekeza kuwa usemi unadhibitiwa na sehemu hii ya gamba la ubongo. Nadharia yake ilithibitishwa na uchunguzi uliofuata wa wagonjwa wenye majeraha ya ubongo, ambayo hatimaye ilifanya iwezekanavyo kuashiria vituo vya kazi muhimu katika ubongo wa binadamu.

Karne moja baadaye, katika miaka ya 1950, wanasayansi D.Kh. Hubel (D.H. Hubel) na T.N. Wiesel (T.N. Wiesel) alifanya majaribio katika akili za nyani na paka wanaoishi. Katika kituo cha kuona cha gamba la ubongo, walipata seli za ujasiri ambazo ni nyeti hasa kwa mistari ya usawa, ya wima na ya diagonal katika uwanja wa kuona (Mchoro 9). Mbinu yao ya kisasa ya upasuaji mdogo ilipitishwa na wanasayansi wengine.

Kwa hivyo, kamba ya ubongo sio tu ina vituo vya kufanya kazi mbalimbali, lakini ndani ya kila kituo, kama, kwa mfano, katika kituo cha kuona, seli za ujasiri za mtu binafsi zinaamilishwa tu wakati ishara maalum sana zinapokelewa. Ishara hizi zinazotoka kwenye retina ya jicho zinahusiana na hali zilizobainishwa vyema katika ulimwengu wa nje. Leo inachukuliwa kuwa habari kuhusu maumbo mbalimbali na mpangilio wa anga wa vitu vilivyomo katika kumbukumbu ya kuona, na taarifa kutoka kwa seli za ujasiri zilizoamilishwa hulinganishwa na habari hii iliyohifadhiwa.

Nadharia hii ya vigunduzi iliathiri mwelekeo katika utafiti wa mtazamo wa kuona katikati ya miaka ya 1960. Wanasayansi wanaohusishwa na "akili ya bandia" wamefuata njia hiyo hiyo. Uigaji wa kompyuta wa mchakato wa maono ya mwanadamu, pia huitwa "maono ya mashine", ulizingatiwa kuwa moja ya malengo yanayoweza kufikiwa kwa urahisi katika masomo haya. Lakini mambo yakawa tofauti kidogo. Hivi karibuni ikawa wazi kwamba ilikuwa karibu haiwezekani kuandika programu ambazo zitaweza kutambua mabadiliko katika mwangaza wa mwanga, vivuli, muundo wa uso, na mkusanyiko wa nasibu wa vitu tata katika mifumo yenye maana. Zaidi ya hayo, utambuzi wa muundo huo ulihitaji kiasi kisicho na kikomo cha kumbukumbu, kwa kuwa picha za idadi isiyoweza kuhesabika ya vitu lazima zihifadhiwe kwenye kumbukumbu katika idadi isiyohesabika ya tofauti katika eneo na hali ya mwanga.

Maendeleo yoyote zaidi katika uwanja wa utambuzi wa muundo katika ulimwengu halisi hayakuwezekana. Ni shaka kwamba kompyuta itaweza kuiga ubongo wa mwanadamu. Ikilinganishwa na ubongo wa binadamu, ambao kila chembe ya neva ina kwa mpangilio wa miunganisho 10,000 kwa chembe nyingine za neva, uwiano sawa wa kompyuta wa 1:1 hautoshi!

Hotuba ya Elizabeth Warrington

Mnamo 1973, Marr alihudhuria mhadhara wa daktari wa neva wa Uingereza Elizabeth Warrington. Alibainisha kuwa idadi kubwa ya wagonjwa walio na uharibifu wa parietali kwa upande wa kulia wa ubongo, ambao aliwachunguza, wanaweza kutambua kikamilifu na kuelezea vitu vingi, mradi vitu hivi vilizingatiwa nao kwa fomu yao ya kawaida. Kwa mfano, wagonjwa kama hao waligundua ndoo kwa urahisi wakati wa kutazamwa kutoka upande, lakini hawakuweza kutambua ndoo sawa wakati wa kutazamwa kutoka juu. Kwa kweli, hata walipoambiwa kuwa wanatazama ndoo kutoka juu, walikataa kabisa kuamini! Jambo la kushangaza zaidi lilikuwa tabia ya wagonjwa walio na uharibifu wa upande wa kushoto wa ubongo. Wagonjwa kama hao kwa kawaida hawawezi kuzungumza na kwa hivyo hawawezi kutaja kwa maneno kitu wanachokitazama au kuelezea kusudi lake. Walakini, wanaweza kuonyesha kuwa wanaona jiometri ya kitu kwa usahihi bila kujali pembe ya kutazama. Hii ilimfanya Marr kuandika yafuatayo: "Hotuba ya Warrington ilinifanya nifikie hitimisho lifuatalo. Kwanza, wazo la umbo la kitu huhifadhiwa mahali pengine kwenye ubongo, ndiyo sababu mawazo juu ya umbo la kitu. na madhumuni yake yanatofautiana sana.Pili, maono yenyewe yanaweza kutoa maelezo ya ndani ya umbo la kitu kinachoangaliwa, hata kama kitu hicho hakitambuliki kwa kawaida... Elizabeth Warrington amebainisha ukweli muhimu zaidi wa maono ya mwanadamu—inazungumza. ya umbo, nafasi, na nafasi ya jamaa ya vitu." Ikiwa hii ni kweli, basi wanasayansi wanaofanya kazi katika uwanja wa utambuzi wa kuona na akili ya bandia (pamoja na wale wanaofanya kazi katika uwanja wa kuona kwa mashine) watalazimika kubadilisha nadharia ya vigunduzi kutoka kwa majaribio ya Hubel kwa seti mpya kabisa ya mbinu.

Nadharia ya moduli

Sehemu ya pili ya kuanzia katika utafiti wa Marr (baada ya kazi ya Warrington) ni dhana kwamba mfumo wetu wa kuona una muundo wa moduli. Kwa maneno ya kompyuta, programu yetu kuu "Vision" inashughulikia aina mbalimbali za subroutines, ambayo kila mmoja ni huru kabisa na wengine, na inaweza kufanya kazi kwa kujitegemea kwa subroutines nyingine. Mfano mkuu wa subroutine kama hiyo (au moduli) ni maono ya stereoscopic, ambayo huona kina kama matokeo ya usindikaji wa picha kutoka kwa macho yote mawili, ambayo ni picha tofauti kutoka kwa kila mmoja. Ilikuwa ni kwamba ili kuona katika vipimo vitatu, kwanza tunatambua picha nzima, na kisha kuamua ni vitu gani vilivyo karibu na ambavyo viko mbali zaidi. Mnamo 1960, Bela Julesz, ambaye alipewa Tuzo la Heineken mnamo 1985, aliweza kuonyesha kwamba mtazamo wa anga na macho mawili hutokea tu kwa kulinganisha tofauti ndogo kati ya picha mbili zilizochukuliwa kutoka kwa retinas ya macho yote mawili. Kwa hivyo, mtu anaweza kuhisi kina hata mahali ambapo hakuna vitu na hakuna vitu vinavyopaswa kuwa. Kwa majaribio yake, Jules alikuja na stereograms zinazojumuisha dots zilizowekwa kwa nasibu (ona Mchoro 11). Picha inayoonekana kwa jicho la kulia inafanana na picha inayoonekana kwa jicho la kushoto kwa yote isipokuwa eneo la kati la mraba, ambalo limepunguzwa na kusogezwa kidogo kwenye ukingo mmoja na kuunganishwa tena na usuli. Pengo jeupe lililobaki lilijazwa na dots nasibu. Wakati picha mbili (ambazo hakuna kitu kinachotambuliwa) zinatazamwa kupitia stereoscope, mraba ambao ulikatwa hapo awali utaonekana kuelea juu ya usuli. Vipimo kama hivyo vina data ya anga ambayo huchakatwa kiotomatiki na mfumo wetu wa kuona. Kwa hivyo, steroscopy ni moduli ya uhuru ya mfumo wa kuona. Nadharia ya moduli imeonekana kuwa nzuri kabisa.

Kutoka kwa picha ya 2D ya retina hadi modeli ya 3D

Maono ni mchakato wa hatua nyingi ambao hubadilisha uwakilishi wa pande mbili za ulimwengu wa nje (picha za retina) kuwa habari muhimu kwa mwangalizi. Huanza na picha ya pande mbili ya retina ambayo, huku ikipuuza mwonekano wa rangi kwa wakati huu, hubakiza viwango vya mwangaza tu. Katika hatua ya kwanza, ikiwa na moduli moja tu, viwango hivi vya nguvu vinabadilishwa kuwa mabadiliko ya kiwango au, kwa maneno mengine, kuwa mtaro unaoonyesha mabadiliko ya ghafla katika mwangaza. Marr aligundua haswa ni algorithm gani inahusika katika kesi hii (iliyoelezewa kihisabati, na, kwa njia, ngumu sana), na jinsi mtazamo wetu na seli za ujasiri zinavyofanya algorithm hii. Matokeo ya hatua ya kwanza Marr inayoitwa "mchoro wa msingi", ambayo inatoa muhtasari wa mabadiliko katika kiwango cha mwanga, uhusiano wao na usambazaji katika uwanja wa kuona (Mchoro 12). Hii ni hatua muhimu, kwa sababu katika ulimwengu tunaona, mabadiliko ya kiwango mara nyingi huhusishwa na mtaro wa asili wa vitu. Hatua ya pili inatuleta kwenye kile ambacho Marr alikiita "mchoro wa sura 2.5". Mchoro wa 2.5-dimensional unaonyesha mwelekeo na kina cha nyuso zinazoonekana mbele ya mwangalizi. Picha hii imejengwa kwa msingi wa data kutoka kwa sio moja, lakini moduli kadhaa. Marr alibuni dhana pana sana ya "2.5-dimensionality" ili kusisitiza kwamba tunafanya kazi na taarifa za anga ambazo zinaonekana kutoka kwa mtazamo wa mwangalizi. Kwa mchoro wa 2.5-dimensional, upotovu wa mtazamo ni tabia, na katika hatua hii mpangilio halisi wa anga wa vitu bado hauwezi kuamua bila utata. Picha ya mchoro wa 2.5D iliyoonyeshwa hapa (Mchoro 13) inaonyesha maeneo kadhaa ya habari katika usindikaji wa mchoro huo. Walakini, picha za aina hii hazifanyiki katika ubongo wetu.

Hadi sasa, mfumo wa kuona umefanya kazi kwa uhuru, moja kwa moja na bila kujitegemea data kuhusu ulimwengu wa nje uliohifadhiwa kwenye ubongo, kwa kutumia moduli kadhaa. Hata hivyo, wakati wa hatua ya mwisho ya mchakato, inawezekana kutaja taarifa zilizopo tayari. Hatua hii ya mwisho ya usindikaji hutoa modeli ya 3D - maelezo wazi yasiyotegemea mtazamo wa mwangalizi na yanafaa kwa kulinganisha moja kwa moja na taarifa ya kuona iliyohifadhiwa kwenye ubongo.

Kwa mujibu wa Marr, jukumu kuu katika ujenzi wa mfano wa tatu-dimensional unachezwa na vipengele vya axes ya kuongoza ya maumbo ya vitu. Wale wasiojua wazo hili wanaweza kuliona kuwa lisilowezekana, lakini kwa kweli kuna ushahidi wa kuunga mkono nadharia hii. Kwanza, vitu vingi vya ulimwengu unaozunguka (haswa, wanyama na mimea) vinaweza kuonyeshwa wazi kabisa katika mfumo wa mifano ya bomba (au waya). Hakika, tunaweza kutambua kwa urahisi kile kinachoonyeshwa katika uzazi kwa namna ya vipengele vya axes zinazoongoza (Mchoro 14).

Pili, nadharia hii inatoa maelezo yanayokubalika kwa ukweli kwamba tunaweza kutenganisha kitu katika sehemu zake. Hii inaonekana katika lugha yetu, ambayo inatoa majina tofauti kwa kila sehemu ya kitu. Kwa hivyo, wakati wa kuelezea mwili wa mwanadamu, majina kama "mwili", "mkono" na "kidole" yanaonyesha sehemu tofauti za mwili kulingana na sehemu zao za shoka (Mchoro 15).

Tatu, nadharia hii inaendana na uwezo wetu wa kujumlisha na wakati huo huo kutofautisha maumbo. Tunajumlisha kwa kuweka pamoja vitu pamoja na shoka kuu zilezile, na tunatofautisha kwa kuchanganua shoka za watoto kama matawi ya mti. Marr alipendekeza algoriti ambapo muundo wa 2.5-dimensional hubadilishwa kuwa moja-dimensional moja. Utaratibu huu pia ni wa uhuru zaidi. Marr alibaini kuwa kanuni alizounda hufanya kazi tu wakati shoka safi zinatumiwa. Kwa mfano, ikiwa itatumika kwa kipande cha karatasi kilichokunjwa, shoka zinazowezekana itakuwa ngumu sana kutambua na algoriti haitatumika.

Uunganisho kati ya modeli ya 3D na picha za kuona zilizohifadhiwa kwenye ubongo huwashwa katika mchakato wa utambuzi wa kitu.

Kuna pengo kubwa katika ufahamu wetu hapa. Je, picha hizi za kuona zimehifadhiwaje kwenye ubongo? Je, mchakato wa utambuzi unaendeleaje? Je, ulinganisho unafanywaje kati ya picha zinazojulikana na picha mpya ya 3D iliyotungwa? Hii ndiyo hatua ya mwisho ambayo Marr aliweza kugusa (Mchoro 16), lakini kiasi kikubwa cha data ya kisayansi inahitajika ili kuleta uhakika wa suala hili.

Ingawa sisi wenyewe hatufahamu awamu mbalimbali za usindikaji wa kuona, kuna ulinganifu mwingi wazi kati ya awamu na njia mbalimbali ambazo tumewasilisha hisia ya nafasi kwenye uso wa pande mbili kwa muda.

Kwa hivyo wataalam wa pointi wanasisitiza picha isiyo ya contour ya retina, wakati picha za mstari zinahusiana na hatua ya mchoro wa awali. Uchoraji wa Cubist unaweza kulinganishwa na usindikaji wa data ya kuona katika maandalizi ya ujenzi wa mfano wa mwisho wa pande tatu, ingawa hii haikuwa nia ya msanii.

Mtu na kompyuta

Katika mkabala wake mgumu wa somo hilo, Marr alitaka kuonyesha kwamba tunaweza kuelewa mchakato wa kuona bila kuhitaji kutumia maarifa ambayo tayari yanapatikana kwa ubongo.

Kwa hivyo, alifungua barabara mpya kwa watafiti katika uwanja wa mtazamo wa kuona. Mawazo yake yanaweza kutumika kutengeneza njia kwa njia bora zaidi ya kutekeleza injini ya kuona. Wakati Marr aliandika kitabu chake, lazima alifahamu juhudi ambazo wasomaji wake wangefanya ili kufuata mawazo na hitimisho lake. Hii inaweza kufuatiliwa katika kazi yake yote na inaonekana wazi zaidi katika sura ya mwisho, "Katika Ulinzi wa Mbinu." Huu ni "uhalali" wa mkanganyiko wa kurasa 25 zilizochapishwa, ambamo anatumia wakati mzuri kuhalalisha malengo yake. Katika sura hii, anazungumza na mpinzani wa kufikirika ambaye anamshambulia Marr kwa hoja kama zifuatazo:

"Bado sijaridhishwa na maelezo ya mchakato huu uliounganishwa na wazo kwamba utajiri wote wa undani uliobaki ni maelezo tu. Inasikika kidogo sana ... Tunaposogea karibu zaidi na kusema kwamba ubongo ni kompyuta, lazima niseme kila kitu ninachoogopa zaidi na zaidi kwa ajili ya kuhifadhi umuhimu wa maadili ya kibinadamu.

Marr atoa jibu la kustaajabisha: "Taarifa kwamba ubongo ni kompyuta ni sahihi, lakini inapotosha. Kwa kweli ubongo ni kifaa maalumu cha kuchakata taarifa, au tuseme ndicho kikubwa zaidi kati ya hizo. Kuzingatia ubongo wetu kama kifaa cha kuchakata data hakupunguzii. au kukanusha maadili ya kibinadamu. Kwa hali yoyote, inaziunga mkono tu na inaweza, mwishowe, kutusaidia kuelewa maadili ya kibinadamu ni nini kutoka kwa maoni kama haya ya habari, kwa nini yana maana ya kuchagua, na jinsi yanavyohusishwa na. kanuni za kijamii na kijamii ambazo jeni zetu zimetupatia."