Зрительная система 1 Строение зрительной системы 2 Нейроны

Зрительная система 1. Строение зрительной системы 2. Нейроны детекторы 3. Опознание окружающего мира 4. Иллюзии 5. Видовые способности зрения 6. Зрительные функции теменной и височной коры Литература Демидов В. Е. Как мы видим то, что видим. –М. : Знание, 1979. 204 с. Лупандин В. И. , Сурина О. Е. Основы сенсорной физиологии: Учебн. Пособие. -М. : ТЦ Сфера, 2006. -288 с. Смирнов В. М. , Будылина С. М. Физиология сенсорных систем и высшая нервная деятельность. -Академия, 2004. -304 с.

Строение зрительной системы Основные структурные компоненты зрительной системы: 1) глаз. 2) зрительные нервы. 3) латеральные коленчатые тела, верхние бугры четверохолмия (таламус), супрахиазменные ядра (гипоталамус). 4) первичная зрительная кора (стриарная кора – 17 поле по Бродману). 5) ассоциативные области коры больших полушарий и подкорковые ядра.

Строение глаза • Стенка глаза состоит из 3 -х оболочек. • Опорный наружный слой включает в себя роговицу и непрозрачную склеру. • Среднем слое или сосудистой оболочке находится радужная оболочка. В радужной оболочке находятся кольцевые и радиальные гладкие мышцы образующие сфинктер зрачка. • Внутренний нервный слой – сетчатка содержит палочки и колбочки. На сетчатке выделяют слепое и желтое пятна. • Глаз имеет хрусталик, радужку и стекловидное тело.

Микродвижения глаз: высокочастотный тремор, плавный дрейф и быстрые саккадические скачки. Мы видим окружающий мир только потому, что глаза никогда не бывают в покое!

Строение коры • Больше всего узнали о коре, изучая ее зрительные области. • Это ткань толщиной около 2 миллиметров имеющая, чрезвычайно складчатую структуру. • При рассмотрении под микроскопом выявляется большое число клеток на 1 кв. мм. -100 000. Во всей коре предполагают около 10 миллиардов. • Двух миллиметровый слой явно разделен на 6 самостоятельных слоев. Каждый слой нейронов имеет свой тип клеток и плотность их распределения.

Строение коры • Разрушение небольшой части коры может привести к потере, какой либо соматосенсорной функции (паралич руки). Это натолкнуло на мысль, что в коре представлены все органы и кора разделена на множество зон. • Многие исследовали картировали кору, но так и не пришли к единому мнению, и поэтому считается, что кора разделена на 50 – 100 зон.

Строение коры • Причем если в подушечках пальцев больше чувствительных рецепторов, то и в коре эта часть пальца занимает большее пространство. Поверхность туловища представлена малой площадью. • Тоже можно сказать о сетчатке глаза. Центральная часть сетчатки глаза занимает в коре большую площадь по сравнению с периферийными областями сетчатки.

Колончатое устройство коры Важным достижением в понимании устройства коры является принцип колончатого ее устройства. Кора пронизана множеством колонок. Сигнал по одному нервному единственному волокну может от нижнего слоя коры дойти до самого верхнего. Тогда как распределение по горизонтали возможно по многочисленной армии дендритов, однако, оно ограничено 2 -мя миллиметрами. Таким образом, что бы ни делала любая область коры, она это делает локально.

Каждый нейрон «столбца» коры головного мозга реагирует на решетку какой-то определенной пространственной частоты. У кошки угол, под которым видна частотная решетка, — 2, 6°, а у человека — впятеро меньше. Поэтому наше зрение и впятеро острее кошачьего

Колончатое устройство коры • Погружение электрода в кору под прямым углом в одну из колонок позволяет фиксировать предпочтение нейронов колонки одному глазу. Введение электрода в соседнюю колонку выявляет предпочтение для другого глаза. • Опыты с 2 -дезоксиглюкозой показали, что если сделать срез под углом к поверхности коры, то выявляется плоскостная картина чередования полос (темных и светлых) доминантности глаз в стриарной коре. Если один глаз закрыть, то выявляется поле темных кругов на срезе зрительной коры.

Нейроны детекторы • В 1932 г. американец Х. Хартлайн изучая газ лягушки, обнаружил, что один нерв передает сигнал от нескольких рецепторов сетчатки. Он выяснил, что одни рецепторы передают сигнал, когда на них попадает свет, другие передают сигнал, когда темно. Хартлайн назвал первые ОN вторые ОFF детекторы. • В 1959 г. в сетчатке глаза были найдены нейроны – детекторы реагирующие на границу между темным и светлым участком изображения, другие нейроныдетекторы реагировали на движение этой границы.

Нейроны детекторы • У млекопитающих глаз устроен гораздо надежнее. ОN и ОFF образуют функциональное поле. Поле ОN работает, тогда когда центр засвечен, а периферия темная. Поле ОFF работает, когда центр темный, а периферия светлая.

Нейроны детекторы • В зрительной коре выделили поля с различными функциями. Одни реагируют на высвечивание прямой линии, другие на дугу, третьи на угол, четвертые на движение предмета. • Есть поля, которые реагируют на линию определенной длины. • Другие реагируют реагирует, если сигнал приходит сразу с обоих глаз. • Установлено, что нейроны зрительной коры с помощью одних и тех же рецепторов сетчатки глаз улавливают форму предмета, яркость, цвет и движение. • Поля в зрительной коре это врожденные структуры, они обнаруживаются еще у слепых котят.

Опознание окружающего мира • Если у человека определять время опознания картинки, то оно окажется равным 0. 15 секунд. Если человеку сказать, что будут демонстрироваться фотографии самолетов и животных, опознание ускорится в 10 раз и составит 15 мс. Время опознания описывается логарифмической зависимостью Х=15 log 2 Y, где • Х – время опознания, • Y- число рисунков которые могут быть предъявлены.

Опознание окружающего мира • Опознание строится на основе ключевых признаков опознаваемой вещи. • Чтобы найти, желтую сумку в груде подобных предметов мы выделяем ключевые признаки нашей сумки, например цвет, размер, состояние на предмет новизны и т. д. • Лингвисты утверждают, что слов, которые можно изобразить в виде простого рисунка в русском языке около 1 000. • В других языках тоже самое, около одной тысячи. • Считается, что мозг настроен именно на такое количество предметов, когда не известно, что будет предъявлено для опознания, и намного меньше вариантов, когда известно, что будет предъявлено. • Если в формулу Х=15 log 2 Y вместо Y подставить значение 1 000, то результатом будет Х= 0, 150 сек.

Принцип обобщенного образа основа опознания. Окружающий мир строиться • В 1960 годы А. Л. Ярбус проделал опыт, на который из деталей (опознание) ссылаются все, кто изучает зрение. • А. Л. Ярбус на роговицу испытуемого прикрепил маленькое зеркальце. • На глаз направили свет, а отраженный лучик света попадал на фотопластинку. • Оказалось, что глаз при рассмотрении предметов не обводит их, а совершает странные на первый взгляд хаотические скачки. •

Опознание окружающей действительности • Если мы смотрим на фотографию лица человека, то мы останавливаем свой взгляд в основном на глазах, губах, носе сфотографированного человека. • Если мы разговариваем с человеком, то кроме лица мы переводим свой взгляд время от времени на руки собеседника. • Возникает ощущение, что зрение отражает работу мыслей человека. • Это продемонстрировано в эксперименте с картиной И. Репина «Не ждали» .

У Репина есть картина «Не ждали» . Когда испытуемому предлагали, оценить материальное положение семьи, по картине, то взгляд фиксировался на убранстве комнаты и не фиксировался на персонажах. Когда стояла задача определить возраст изображенных людей на картине, взгляд фиксировался лишь на лицах. Вопрос «Сколько времени отсутствовал основной персонаж? » , порождал блуждающий взгляд, который не имел точек фиксации на картине.

Возрастные особенности опознания • При сравнении схем взгляда у людей разного возраста, при рассматривании одного предмета, показывает, что жизненный опыт дает возможность отсеивать незначительные признаки при узнавании предметов. • В ряде случаев взрослые объединяют несколько признаков в один комплексный «знак» , а школьники чаше опирается на элементарные «знаки» , которых им нужно значительно больше. • Какие формальные признаки характерны для «Знака» и на чем фиксируется взгляд? • Физиологи считают, что это участки контура рассматриваемого предмета с очень сильным искривлением – они наиболее информативные фрагменты.

Опознание окружающей действительности • Американец Митчел Эттнив предлагал испытуемым отметить на рисунке наиболее важные моменты при изображении тела животных, которые наиболее важны для опознания. • Это оказались точки максимальной кривизны при изображении тела животных. • Именно эту особенность работы зрительного аппарата используют художники кубисты. • Резкие изломы изображения не мешают узнавать плавные в жизни контуры фигур людей и животных.

Иллюзии (Треугольник Пенроуза) • Однако не все гладко в окружающем нас мире предметов. • Мы можем строить зрением невозможные предметы. • Треугольник Пенроуза. Глаз блуждает от угла к углу и не может найти причину ирреальности. • Здесь объемный объект втиснут на плоскость. • Если мы закрываем один из углов от нашего взора, возникает фигура в которой один из брусков выпрыгивает из плоскости листа.

Морис Эшер - рисунок «Лестница ведущая вниз» • Мы видим мир фрагментарно. Глаз просматривает отдельные фрагменты один за другим, создает целое из частей. • Окружающая нас действительность настолько насыщена информационно, что видеть всё мы не можем. Пропускная способность глаза человека 66, 6 бит в секунду. • Те фрагменты «виденного» , на чем наш глаз не задержался, мы их просто не видим. Мозг наш достраивает эти фрагменты из памяти. • Складывая «детали» в целостный образ, мозг человека все время строит гипотезы, о том, что именно должно получится.

• Иллюзии, считают физиологи, это приобретение навыка глазом измерительных способностей. • Из трех рядом нарисованных линз самая большая кажется самой выпуклой, хотя кривизна линий одинакова. • Опыты в 30 годах в Узбекистане и наше время в африканских селениях показали, что иллюзии это явление людей образованных. • Опыт позволяет нам строить виртуальную модель предстоящей действительности, а она как известно иллюзия.

Специалист по когнитивным моделям Марк Чангизи • В ходе эволюции у человека появилась способность предсказывать будущее. Речь идёт о компенсации задержки, возникающей при передаче визуального образа от сетчатки глаза до соответствующего отдела головного мозга. Задержка передачи сигнала всего 1/10 секунды. Предвидение позволяет нам вовремя реагировать на происходящие события.

Иллюзия Геринга Если вы сфокусируетесь на центре картинки, то линии, находящиеся ближе к точке схождения лучей, покажутся изогнутыми • "В ходе эволюции у человека возникла возможность краткосрочного предвидения ближайшего будущего. Сходящиеся в центральной точке лучи – это те сигналы, которые обманывают наше сознание, заставляя его думать, что мы перемещаемся вперёд. Искривляя линии, мозг пытается подсказать, какая картина предстанет перед нами в следующий момент".

• В системе зрения существуют четыре основных типа "подгоночных" переменных: 1 - размер предмета, 2 - его скорость, 3 - яркость 4 - расстояние до него. При приближении головы к центру круга последний как бы становится светлее. Что помогает мозгу определять, как "скорректировать" объект? Например, работа, которую проделывают глазные мышцы, чтобы его увидеть

1. Изображение абсолютно неподвижно, 2. Движение очень слабое, 3. Иллюзия активно двигается

1. Изображение абсолютно неподвижно 2. Движение очень слабое 3. Иллюзия активно двигается

Существует две точки зрения на понимание увиденного. Точка зрения эмпиристов – ребенок начинает узнавать и различать предметы после знакомства с ними. Нативисты утверждают, что ребенок с рождения способен различать свойства предметов. Сам ребенок сказать об этом не может. Если говорить о животных, то правы как будто нативисты. Цыпленок, вылупившийся из яйца способен различать корм с рождения. • Чем больше походит предмет на зерно, тем чаще клюют его цыплята, демонстрируя, что способность различать форму присуща им от рождения: • I — спустя 10 минут после вылупления из яйца: • II — спустя 40 минут.

Грудные дети гораздо охотнее смотрят на сложные по фактуре рисунки, чем на однотонные (А, Б, В — красный, белый и голубой диски), а человеческое лицо привлекает особенно большое внимание. Темный столбик — дети в возрасте до 3 месяцев. Заштрихованный — дети старше 3 месяцев.

Зрительные функции теменной и височной коры

Зрительные функции теменной коры • Человек, перенесший кровоизлияние в теменные области коры перестает понимать пространственное расположение предметов, их логические связи. • Человек не может отличить верх от низа, правого от левого, над предметом, под предметом. • Теменные области ответственны за врожденные зрительные проекты поведения, больше тяжелее меньше легче.

Зрительные функции височной коры • Если мы видим только часть предмета, то спрашивается, «Почему мы его узнаем? » • Физиологи говорят, что мозг видит весь предмет, хотя часть предмета и скрыта от глаза. Общий образ предмета, как бы хранится в височных областях коры. • Если эти области разделить анатомически, то человек будет не способен узнавать предмет частично спрятанный от взора. • Если такому человеку показывать ножницы, он может видеть в них нож, вилы, очки.

• Физиологи считают, что височные области коры являются конечными станциями в длинном ряду преобразований сенсорного сигнала и в том числе зрительного. • При раздражении височных областей коры были получены зрительные ощущения прошлого. Однако наряду со зрительными ощущениями можно наблюдать и звуковые ощущения.

Яркие цвета могут вызывать эпилептические припадки • В 1997 году более 700 детей в Японии перенесли эпилептические припадки просмотре популярного мультфильма. • Детям был поставлен диагноз светочувствительной эпилепсия формы болезни, вызываемой красочным цветовым мерцанием. • Установлено, что многие видеоигры и телевизионные программы, , из-за своего яркого оформления опасны риском провокации эпилепсии и даже у здоровых людей. • Учёные из Великобритании, Индии, США и Японии изучили мозговую активность светочувствительности на яркие цветовые раздражители среди добровольцев. • Оказалось, здоровый мозг реагирует на яркие цветовые стимулы хаотическим образом с высокими симптомами нервного расстройства, а мозг эпилептиков находится в состоянии гипервозбуждения. • Установлено, мерцание на экране красного и синего, вызывает сложные возбуждения коры головного мозга здорового человека.