Анатомо-Лексикон

Как работает зрение?

Синонимы в широком смысле

Медицина: визуальное восприятие, визуализация

Смотри смотри

Английский: смотри, смотри, смотри

введение

Видение - очень сложный процесс, который еще не прояснен во всех деталях. Свет передается в мозг в виде информации в электрической форме и обрабатывается соответствующим образом.

Чтобы понять видение, необходимо знать несколько терминов, которые кратко описаны ниже:

Что такое свет
Что такое нейрон?
Что такое зрительный путь?
Каковы оптические центры зрения?

Рисунок глазного яблока

Зрительный нерв (зрительный нерв)
роговица
объектив
передняя камера
Ресничная мышца
стекловидный
Сетчатка

Что такое взгляд

Видение глазами - это зрительное восприятие света и его передача в зрительные центры мозга (ЦНС).
Затем следует оценка визуальных впечатлений и возможная последующая реакция на них.

Свет запускает химическую реакцию на сетчатке глаза, которая создает особый электрический импульс, который передается по нервным путям к более высоким, так называемым оптическим центрам мозга. По пути туда, а именно уже в сетчатке, электрический стимул обрабатывается и подготавливается для высших центров таким образом, чтобы они могли соответствующим образом обрабатывать предоставленную информацию.

Кроме того, необходимо учитывать психологические последствия увиденного. После того, как информация в зрительной коре головного мозга стала осознанной, происходят ее анализ и интерпретация. Для представления визуального впечатления создается фиктивная модель, с помощью которой концентрация направлена на конкретные детали увиденного. Интерпретация сильно зависит от индивидуального развития зрителя. Переживания и воспоминания невольно влияют на этот процесс, так что каждый человек создает свой «собственный образ» из визуального восприятия.

Что такое свет

Свет, который мы воспринимаем, представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны в диапазоне 380-780 нанометров (нм). Цвет определяется разной длиной волны света в этом спектре. Например, красный цвет находится в диапазоне длин волн 650-750 нм, зеленый - в диапазоне 490-575 нм и синий - в диапазоне 420-490 нм.

Если присмотреться, свет также можно разделить на крошечные частицы, так называемые фотоны. Это мельчайшие единицы света, которые могут стимулировать глаз. Чтобы стимул был заметным, невероятное количество этих фотонов, конечно, должно вызывать раздражение в глазу.

Что такое нейрон?

нейрон обычно обозначает Нервная клетка.
Нервные клетки могут выполнять самые разные функции. Однако в основном они восприимчивы к информации в виде электрических импульсов, которые могут изменяться в зависимости от типа нервной клетки и посредством клеточных процессов (Аксоны, Синапсы) затем передают его одной или, гораздо чаще, нескольким другим нервным клеткам.

Иллюстрация нервных окончаний (синапсов)

Нервные окончания (дентрит)
Вещества-курьеры, например допамин
другое нервное окончание (аксон)

Что такое зрительный путь

Так как Зрительный путь соединение глаз и головной мозг обозначается многочисленными нервными отростками. Начиная с глаза, он начинается с сетчатки и находится в Зрительный нерв в мозг. в Латеральное тело geniculatumвблизи таламуса (обеих важных структур мозга) происходит переключение на визуальное излучение. Затем он излучается в заднюю долю (затылочную долю) мозга, где расположены зрительные центры.

Каковы оптические центры зрения?

Оптические центры зрения - это области мозга, которые в основном обрабатывают информацию, поступающую из глаза, и инициируют соответствующие реакции.

Это в основном включает Зрительная коракоторый расположен в задней части мозга. Его можно разделить на первичную и вторичную зрительную кору. Здесь увиденное сначала воспринимается сознательно, затем интерпретируется и классифицируется.

В стволе головного мозга есть также меньшие зрительные центры, которые отвечают за движения глаз и глазные рефлексы. Они важны не только для здорового зрительного процесса, они также играют важную роль при обследовании, например, для определения того, какая часть мозга или зрительный путь повреждены.

Зрительное восприятие сетчатки

Чтобы мы могли видеть, свет должен достигать сетчатки в задней части глаза. Сначала он проходит через роговицу, зрачок и хрусталик, затем проходит через стекловидное тело за линзой и должен сначала проникнуть через всю сетчатку, прежде чем попадет в места, где он может вызвать эффект в первый раз.

Роговица и хрусталик являются частью (оптического) преломляющего аппарата, который обеспечивает правильное преломление света и точное воспроизведение всего изображения на сетчатке. В противном случае предметы бы не воспринимались четко. Так бывает, например, с близорукостью или дальнозоркостью.
Зрачок - важное защитное устройство, регулирующее падение света путем расширения или сужения. Есть также препараты, которые отменяют эту защитную функцию. Это необходимо после операций, например, когда ученик необходимо на некоторое время обездвижить, чтобы ускорить процесс заживления.

Как только свет проникает через сетчатку, он попадает в клетки, называемые палочками и колбочками. Эти клетки чувствительны к свету.
У них есть рецепторы («световые сенсоры»), которые связаны с белком, точнее с G-белком, так называемым трансдуцином. Этот специальный G-белок связан с другой молекулой, называемой родопсином.
Он состоит из части витамина А и части белка, так называемого опсина. Легкая частица, которая попадает в такой родопсин, изменяет его химическую структуру, выпрямляя ранее изогнутую цепочку атомов углерода.
Это простое изменение химической структуры родопсина теперь позволяет взаимодействовать с трансдуцином. Это также изменяет структуру рецептора таким образом, что активируется ферментный каскад и происходит усиление сигнала.
В глазу это приводит к увеличению отрицательного электрического заряда на клеточной мембране (гиперполяризация), который передается в виде электрического сигнала (передача зрения).

Клетки язычка расположены в точке наиболее острого зрения, также называемой желтой точкой (желтое пятно) или в специальных кругах, называемых центральной ямкой.
Существует 3 типа колбочек, которые отличаются тем, что они реагируют на свет очень определенного диапазона длин волн. Есть рецепторы синего, зеленого и красного цветов.
Это покрывает видимую нам цветовую гамму. Другие цвета в основном являются результатом одновременной, но по-разному сильной активации этих трех типов клеток. Генетические отклонения в схеме этих рецепторов могут привести к различным дальтонизмам.

Стержневые клетки обнаруживается преимущественно в пограничной области (периферии) вокруг центральной ямки. У стержней нет рецепторов для разных цветовых диапазонов. Но они гораздо более чувствительны к свету, чем колбочки. Их задачи - повысить контраст и видеть в темноте (ночное зрение) или при слабом освещении (сумеречное зрение).

Ночное видение

Вы можете проверить это сами, попробовав зафиксировать небольшую и просто узнаваемую звезду ночью при ясном небе. Вы обнаружите, что звезду легче увидеть, если вы слегка посмотрите мимо нее.

Передача стимула в сетчатке

В Сетчатка За передачу светового стимула в основном отвечают 4 разных типа клеток.
Сигнал передается не только вертикально (от внешних слоев сетчатки к внутренним слоям сетчатки), но и горизонтально. Горизонтальные и амакриновые клетки отвечают за горизонтальную передачу, а биполярные клетки - за вертикальную передачу. Клетки влияют друг на друга и тем самым изменяют исходный сигнал, инициированный колбочками и палочками.

Ганглиозные клетки расположены в самом внутреннем слое нервных клеток сетчатки. Затем клеточные отростки ганглиев тянутся к слепому пятну, где они становятся Зрительный нерв (зрительный нерв) сфокусируйтесь и оставьте глаз, чтобы войти в мозг.
На слепая зона (по одному на каждый глаз), то есть в начале зрительного нерва, по понятным причинам, нет колбочек и стержней, а также нет визуального восприятия. Кстати, собственные слепые зоны легко найти:

Слепая точка

Возьмитесь за один глаз рукой (так как в противном случае второй глаз может компенсировать слепое пятно другого глаза), зафиксируйте глазом, который не закрыт объект (например, часы на стене), а теперь медленно двигайте вытянутой рукой по горизонтали вправо и влево на одном уровне глаз с поднятым большим пальцем. Если вы все сделали правильно и действительно зафиксировали предмет глазом, вы должны найти точку (немного сбоку от глаза), где кажется, что поднятый большой палец исчезает. Это слепое пятно.

Кстати: Не только свет может генерировать сигналы в язычке и стержнях. Удар по глазу или сильное растирание вызывает соответствующий электрический импульс, похожий на световой. Любой, кто когда-либо протирал глаза, наверняка заметил яркие узоры, которые, как вы думаете, вы видите.

Зрительный путь и передача в мозг

После объединения нервных отростков ганглиозных клеток в зрительный нерв (Nervus opticus) они соединяются через отверстие в задней стенке глазницы (Canalis opticus).
Позади этого два зрительных нерва встречаются в зрительном перекресте. Одна часть нерва пересекает (волокна медиальной половины сетчатки) на другую сторону, другая часть не меняет стороны (волокна боковой половины сетчатки). Это гарантирует, что визуальные впечатления от всей половины лица переключаются на другую половину мозга.
Перед тем как волокна в латеральном теле, части таламуса, переключатся на другую нервную клетку, некоторые волокна зрительного нерва ответвляются в более глубокие рефлекторные центры в стволе мозга.
Таким образом, исследование рефлекторной функции глаза может быть очень полезным, если вы хотите определить местонахождение поврежденного участка на пути от глаза к мозгу.
Позади geniculatum laterale оно продолжается по нервным связкам в первичную зрительную кору, которые в совокупности называются зрительным излучением.
Здесь впервые сознательно воспринимаются визуальные импульсы. Однако никакой интерпретации или присвоения пока не сделано. Первичная зрительная кора устроена ретинотопно. Это означает, что очень специфическая область зрительной коры соответствует очень специфическому месту на сетчатке.
Расположение наиболее острого зрения (центральная ямка) представлено примерно на 4/5 первичной зрительной коры. Волокна из первичной зрительной коры в основном втягиваются во вторичную зрительную кору, которая расположена как подкова вокруг первичной зрительной коры. Вот где, наконец, происходит интерпретация того, что воспринимается. Полученная информация сравнивается с информацией из других областей мозга. Нервные волокна проходят от вторичной зрительной коры практически ко всем областям мозга. Таким образом, постепенно создается общее впечатление от увиденного, в которое включается много дополнительной информации, такой как расстояние, движение и, прежде всего, определение типа объекта.

Вокруг вторичной зрительной коры есть дополнительные поля зрительной коры, которые больше не расположены ретинотопно и берут на себя очень специфические функции. Например, есть области, которые связывают визуально воспринимаемое с языком, подготавливают и вычисляют соответствующие реакции тела (например, «поймать мяч!») Или сохраняют то, что воспринимается как воспоминание.
Вы можете найти дополнительную информацию по этой теме в разделе: Визуальный путь

Способ просмотра зрительного восприятия

В принципе, процесс «видения» можно рассматривать и описывать с разных сторон. Описанная выше точка зрения возникла с нейробиологической точки зрения.

Еще один интересный ракурс - психологическая точка зрения. Это делит визуальный процесс на 4 уровня.

Начальная ступень (Физико-химический уровень) и второй шаг (Физический уровень) описывают более или менее похожее визуальное восприятие в нейробиологическом контексте.
Физико-химический уровень больше относится к отдельным процессам и реакциям, которые происходят в клетке, а физический уровень суммирует эти события в их совокупности и рассматривает ход, взаимодействие и результат всех отдельных процессов.

Третий (психический уровень) пытается описать событие восприятия. Это не так просто, потому что вы не можете понять, что вы визуально испытали ни энергетически, ни пространственно.
Другими словами, мозг «изобретает» новую идею. Идея, основанная на том, что воспринимается визуально, существует только в сознании человека, который испытал это визуально. На сегодняшний день невозможно объяснить такие переживания восприятия чисто физическими процессами, такими как электрические мозговые волны.
Однако с нейробиологической точки зрения можно предположить, что большая часть опыта восприятия происходит в первичной зрительной коре. На четвертый этап Затем происходит когнитивная обработка восприятия. Самая простая форма этого - знание. Это важное отличие восприятия, потому что именно здесь происходит начальное задание.

Используя пример, обработка того, что воспринимается, необходимо пояснить на этом уровне:
Предположим, что человек смотрит на картинку. Теперь, когда изображение стало осознанным, начинается когнитивная обработка. Когнитивную обработку можно разделить на три рабочих этапа. Сначала идет глобальная оценка.
Изображение анализируется, и объекты классифицируются (например, 2 человека на переднем плане, поле на заднем плане).
Это изначально создает общее впечатление. В то же время это тоже учебный процесс. Потому что с помощью визуального опыта приобретается опыт, а увиденному распределяются приоритеты, основанные на соответствующих критериях (например, важность, актуальность для решения проблем и т. Д.).
В случае нового, похожего визуального восприятия эта информация может быть доступна и обработка может происходить намного быстрее. Затем переходит к детальной оценке. После повторного и более тщательного осмотра и сканирования объектов на картинке, человек переходит к анализу заметных объектов (например, узнавая людей (пару), действие (держа друг друга на руках)).
Последний шаг - детальная оценка. Так называемая ментальная модель разрабатывается аналогично идее, но в которую теперь также перетекает информация из других областей мозга, например, воспоминания людей, узнаваемых на изображении.
Поскольку, помимо системы визуального восприятия, на такую ментальную модель оказывают влияние многие другие системы, оценку следует рассматривать как очень индивидуальную.
Каждый человек будет оценивать изображение по-своему на основе опыта и процессов обучения и, соответственно, сосредоточится на определенных деталях и подавит другие.
Интересным аспектом в этом контексте является современное искусство:
Представьте себе простую белую картинку с красным пятном краски. Можно предположить, что всплеск цвета будет единственной деталью, которая привлечет внимание всех зрителей, независимо от опыта или процесса обучения.
Однако интерпретация остается свободной. И когда дело доходит до вопроса о том, относится ли это к высшему искусству, конечно, нет общего ответа, который подходил бы ко всем зрителям.

Отличия от животного мира

Описанный выше способ видения относится к визуальному восприятию людей.
Нейробиологически эта форма практически не отличается от восприятия у позвоночных и моллюсков.
С другой стороны, у насекомых и крабов так называемые сложные глаза. Они состоят из примерно 5000 отдельных глаз (омматид), каждый со своими собственными сенсорными клетками.
Это означает, что угол обзора намного больше, но разрешение изображения намного ниже, чем у человеческого глаза.
Поэтому летающие насекомые должны подлетать намного ближе к видимым объектам (например, пирогу на столе), чтобы распознать и классифицировать их.
Восприятие цвета тоже разное. Пчелы могут воспринимать ультрафиолетовый свет, но не красный свет. Гремучие змеи и гадюки имеют глаз теплового луча (орган ямы), которым они видят инфракрасный свет (тепловое излучение), как тепло тела. Скорее всего, это относится и к ночным бабочкам.