Что такое стереозрение? На какие признаки опирается зрительная кора при оценке удаленности объекта? Что такое диспарантность? Нейроны, изб

Контрольная работа №1

на тему:

«Что  такое стереозрение? На какие признаки опирается зрительная кора при оценке удаленности объекта? Что такое диспарантность? Нейроны, избирательно реагирующие на диспарантность.»

 

 

Москва 2013г.

Содержание.

Введение.  3

1. Стереозрение, его роль в жизни.  3

2. Зрительная кора и удаленность объектов.  4

3. Диспарантность.  6

4. Нейроны, избирательно  реагирующие на диспарантность.  7

Выводы.  8

Список литературы.  8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Живое создание не имеет  наиболее надежного и верного  помощника, нежели глаз. Видеть - означает отличать недруга, приятеля и находящееся вокруг во всех подробностях. Иные органы чувств исполняют это же, но сравнимо грубее и слабее. Наши слова “поживем-увидим” эквивалентные тому, что видимость-достоверность. В данном смысле нужно понимать изречение Анаксагора: зрение - есть действо невидимого. Невидимый мир становится сущностью, действом при помощи зрения.

Задачи совершенного глаза  ясны. От любой точки предмета должно получиться свое, отдельное ощущение. Важна пространственная верность передачи, мозг обязан обрести правильные сведения о форме, объемах и расстоянии.

Зрительная система — оптикобиологическая бинокулярная (стереоскопическая) система, эволюционно возникшая у животных и способная воспринимать электромагнитное излучение видимого спектра (света), создавая изображение в виде ощущения (сенсорного чувства) положения предметов в пространстве. Зрительная система обеспечивает функцию зрения.

 

1. Стереозрение, его роль в жизни.

Бинокулярное  зрение имеет место в том случае, когда визуальные поля двух глаз перекрываются ,следовательно, что их центральные ямки фиксируются на одинаковом объекте. Бинокулярное зрение имеет ряд превосходств, в сравнении с применением одного глаза, в том числе расширяет поле зрения и позволяет восполнить дефекты одного глаза с помощью иного. Также, бинокулярное зрение снимает эффект слепого пятна и, в конце концов, служит прототипом стереоскопического зрения. Стереоскопическое зрение обусловлено тем, что на сетчатках двух глаз в одно и тоже время появляются немного различающиеся изображения, которые мозг улавливает как один образ. Чем больше глаза ориентированы вперед, тем более стереоскопическое поле зрения. У человека, к примеру, общее поле зрения обхватывает 180 градусов, а стереоскопическое – 140 градусов. Для хорошего стереоскопического зрения нужны глаза, нацеленные вперед, с центральными ямками, лежащими посреди их полей, что гарантирует немалую остроту зрения. В данном варианте стереоскопическое зрение позволяет получать наиболее четкое представление о объемах и форме предмета, а еще о расстоянии, на котором он располагается. Анализ изображений, получаемых на сетчатке при стереоскопическом зрении, исполняется в двух симметричных участках, составляющих зрительную кору.

Стереоскопическое зрение — вид зрения, при котором  возможно восприятие формы, объемов  и расстояния до предмета, к примеру, благодаря бинокулярному зрению (количество глаз может быть и более двух, скажем, у ос — два сложных глаза и три обычных глаза (глазка), скорпионов — 3-6 пар глаз) либо другим типам зрения. Стереоскопическое зрение представляет собой особенный вид зрения, при котором у нас есть возможность видеть не только размеры объекта в одной плоскости, но и его форму, расстояние до него, объемы объекта в различных плоскостях. Это объемное зрение присуще любому здоровому человеку: в случае если мы видим дом на горке вдали, у нас есть возможность подумать предположительно, какого он размера, на каком расстоянии от нас располагается. На самом деле, стереоскопическое зрение считается одной из функций человеческих глаз. Главной функцией стереоскопического зрения считается ориентация человека в пространстве. Мы лучше ориентируемся в окружающем мире благодаря способности видеть объекты объемно. В случае если человек потеряет восприятие глубины пространства, жизнь его просто-напросто может стать небезопасной. Стереоскопическое зрение может помочь нам, к примеру, в спортивной деятельности: в отсутствии оценки себя и находящихся вокруг объектов в пространстве невозможны выступления гимнастов на брусьях и бревне, прыгуны с шестом и в высоту не сумеют адекватно расценивать расстояние до планки, а биатлонисты не сумеют поразить цель.  В случае если человек не имеет бинокулярного зрения, он не сумеет трудиться в тех специальностях, которые настоятельно просят мгновенной оценки расстояния или же соединены с быстро передвигающимися объектами (машинист поездов, летчик, охотник, стоматолог). Особые устройства (бинокулярный микроскоп) помогают людям всевозможных специальностей: при их помощи научные работники имеют все шансы в подробностях рассмотреть строение насекомых, составные части микросхем, образцы минералов, а нейрохирурги проводят наитруднейшие операции, в которых нужно стереоскопическое изображение оперируемых тканей, нервных стволов.

2. Зрительная кора и удаленность объектов.

Нервные импульсы, образующиеся в сетчатке, поступают по миллиону либо в пределах того волокон зрительного  нерва в зрительную кору, расположенную  в задней части затылочных долей. В данной зоне спроецированы все  мелкие участки сетчатки, включающие, вероятно, не более чем по нескольку  палочек и колбочек, и непосредственно  тут зрительные сигналы интерпретируются, и мы “видим”. Впрочем, то, что мы видим, приобретает значение исключительно вследствие обмена сигналами с другими участками коры и сначала с височными долями, где хранится предшествующая зрительная информация и где она применяется для анализа и идентификации текущих зрительных сигналов. В мозгу человека аксоны от левых половин сетчатки двух глаз следуют к левой половине зрительной коры, а аксоны от правых половин сетчатки двух глаз – к правой стороне зрительной коры. Аксоны, идущие от носовых половин двух сетчаток, пересекаются; место их пересечения называется зрительным перекрестом либо хиазмой.

Около 20% волокон зрительного  нерва не доходят до зрительной коры, а вступают в средний мозг и  принимают участие в рефлекторной регуляции диаметра зрачка и движений глаз.

Многие люди мучаются всевозможными  зрительными недостатками:

- астигматизмом;

- нистагмом;

- дальтонизмом.

Все перечисленные выше зрительные нарушения в какой-нибудь степени  мешают стереоскопическому зрению. Люди с похожими недостатками не способны достоверно вычислить удаленность  предмета и его расположение в  пространстве относительно других предметов, что кроме того считается противопоказанием  для работы на конкретных должностях (транспортировка пассажиров).

Человек владеет многими  механизмами оценки глубины. Некоторые  из них абсолютно очевидны. К примеру, в случае если примерно известна величина объекта (человек, дерево и др.), то можно  оценить расстояние до него либо понять, какой из объектов поближе, сопоставляя  угловую величину объекта. В случае если один предмет размещен спереди  другого и отчасти его заслоняет, то человек принимает передний объект как находящийся поближе. В случае если брать проекцию параллельных линий, к примеру, ж/д рельсов, уходящих вдаль, то в проекции они станут сближаться. Это пример перспективы – очень  действенного признака глубины пространства.

Выпуклый участок стены  может показаться на первый взгляд, наиболее светлым в верхней своей  части, нежели источник света находится выше, а углубление в ее поверхности может показаться на первый взгляд в верхней части наиболее темным. Главным показателем удаленности служит параллакс движения – кажущееся условное смещение близких и более дальних предметов, нежели наблюдающий станет двигать головой налево и на право, либо вверх и вниз. Известен «ж/д эффект» при наблюдении из окошка передвигающегося поезда: кажущаяся скорость движения близко расположенных объектов выше, нежели находящихся на большом расстоянии.

Расценивать удаленность  предметов возможно кроме того по величине аккомодации глаза, то есть по напряжению цилиарного тела и цинновых связок, управляющих хрусталиком. По усилению конвергенции либо дивергенции можно также судить об удаленности объекта исследования. Кроме заключительного, все перечисленные выше признаки удаленности считаются монокулярными. Более существенный механизм восприятия глубины пространства – стереопсис – находится в зависимости от совместного использования двух глаз. При рассматривании любой трехмерной сцены два глаза сформировывают несколько разные изображения на сетчатках.

В ходе стереопсиса мозг сравнивает изображения одинаковой сцены на двух сетчатках и с большой точностью расценивает условную глубину. Соединение двух монокулярных изображений, заметных отдельно правым и левым глазом при рассматривании предметов в одно и тоже время двумя глазами, в одно объемное изображение называют фузией.

 

3. Диспарантность.

Диспарантность (от лат. disparatus — разделённый) — отличие обоюдного положения точек, отображаемых на сетчатках левого и правого глаза. Диспарантность изображений служит прототипом неосознаваемых психофизиологических процессов бинокулярного и стереоскопического зрения.

Исследования последних  десятилетий в сфере нейрофизиологии  стереоскопического зрения дали возможность  обнаружить в первичной зрительной коре мозга специальные клетки, настроенные  на диспарантность. Выявлены клетки, реагирующие исключительно в том случае, когда стимулы попадают точно на корреспондирующие участки двух сетчаток. Клетки второго типа отвечают тогда и только тогда, когда объект находится дальше точки фиксации. Есть кроме того клетки, соответствующие только тогда, когда катализатор находится ближе точки фиксации. По-видимому, в первичной зрительной коре имеют все шансы быть специальные нейроны для различных степеней диспарантности. Эти все клетки обладают также свойством ориентационной избирательности, хорошо откликаются на передвигающиеся стимулы и на концы линий. По версии Д.Хьюбела, «хотя мы до сих пор не знаем, как именно мозг «реконструирует» сцену, включающую множество разноудаленных объектов, клетки, обладающие чувствительностью к диспарантности, участвуют в первых этапах этого процесса».

Есть 2 разные формы диспарантности: перекрестная и прямая. Перекрестная диспарантность возникает в тех случаях, когда есть объект, находящийся поближе к наблюдателю, нежели точка фиксации. Прямая диспарантность имеет место всякий раз, когда присутствует объект, находящийся далее точки фиксации. Чем ближе объект, тем больше перекрестная диспарантность; так же, чем дальше объект, тем больше создаваемая им прямая диспарантность. Всевозможные нюансы бинокулярной стимуляции имеют все шансы, таким образом, специфицировать условную удаленность с точностью, ограниченной только нашей чувствительностью к углу конвергенции и бинокулярной диспарантности. При помощи данного набора стимульных переменных мы способны расценивать условную удаленность объектов с действительно удивительной точностью — до 27 угловых секунд (Грехем и др., 1965). Трудности с бинокулярным параллаксом появляются в тех случаях, когда мы начинаем проявлять интерес, способен ли он нести информацию о безусловной удаленности.

 

4. Нейроны, избирательно реагирующие на диспарантность.

Методами нейрофизиологии  показано, что декодировать диспарантность начинают бинокулярные нейроны первичной зрительной коры.

Бинокулярный нейрон - это  нейрон зрительной системы, отвечающий на стимуляцию двух сетчаток глаз.

У бинокулярных нейронов были выявлены немалые разновидности  в условной силе ответов на стимуляцию сетчаток. Выявлено четыре вида настроенных  на диспарантность нейронов: возбуждающе настроенные на диспарантность (tuned-excitatory, TE), тормозно настроенные на диспарантность (tuned-inhibitory, TI), «дальние» (far, F) и «ближние» (near, N). TE нейроны отвечают наибольшей частотой разрядов на стимулы с той диспарантностью, на которую они настроены. Т.е. при одновременной соответствующей стимуляции двух глаз частота разрядов нейрона больше суммы двух монокулярных реакций. TI нейроны отвечают малой частотой разрядов на стимулы с преимущественной диспарантностью. N нейроны отвечают предельной частотой разряда на стимулы, оказавшиеся ближе точки фиксации, а F нейроны - на стимулы, оказавшиеся дальше точки фиксации. Из числа N и F нейронов кроме того выделяют настроенные на диспарантность нейроны. TI, N и F нейроны обычно владеют ярко выраженной глазодоминантностью – их ответ существенно зависит от перемены одного из двух монокулярных стимулов. Напротив, бинокулярные входы TE нейронов сбалансированы – их ответ одинаково находится в зависимости от перемены любого монокулярного катализатора.

У человека бинокулярны предположительно 84% нейронов зрительной коры. Процент и тип бинокулярных нейронов обезьяны (макаки) находится в зависимости от поля зрительной коры. В поле V1 бинокулярные нейроны составляют 65%, из них 53% - возбуждающе настроенные на диспарантность, 16% - ближних, 19% - дальних и 12% - тормозно настроенных на диспарантность. В поле V2 бинокулярные нейроны составляют 78%, из них 48% - возбуждающе настроенные на диспарантность, 32% - ближних, 15% - дальних и 5% - тормозно настроенных на диспарантность.

На случайно-точечные стереограммы откликаются исключительно около 50% бинокулярных нейронов коры.

Интересно отметить, что  выделение монокулярно установленных  контуров происходит в поле V1, в то время как выделение бинокулярно установленных контуров – исключительно на следующей стадии переработки зрительной информации, в V2. Кроме того при фузии предусматриваются совпадения не между препарированными заранее контурами, а между точками либо областями частей стереограммы.

 

Выводы.

Итак, для обычного стереоскопического зрения, необходимо следующие условия: обычное функционирование глазодвигательной  системы глаз; необходимая острота  зрения и не довольно большая разница  в остроте правого и левого глаз; крепкая взаимосвязь между  аккомодацией, конвергенцией и фузией; небольшое отличие в рамках изображений  в левом и правом глазах.