Анатомо-Лексикон

Как работает зрение?

Синонимы в широком смысле

Медицина: зрительное восприятие, визуализация

Смотри смотри

Английский: смотри, смотри, смотри

вступление

Наблюдение - это очень сложный процесс, который еще полностью не выяснен. Свет передается в мозг в виде информации в электрической форме и обрабатывается соответствующим образом.

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

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

Рисунок глазного яблока

Зрительный нерв (зрительный нерв)
Роговица
линза
передняя камера
Ресничная мышца
Стекловидное тело
Сетчатка

Что такое зрение

Видение глазами - это визуальное 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 в глазу на сетчатке, 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 обрабатывать предоставленную информацию соответствующим образом.

Кроме того, вы должны учитывать психологические последствия того, что вы видите. 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 непроизвольно 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 разбить на крошечные частицы, так называемые фотоны. Это мельчайшие единицы света, которые могут стимулировать глаз. Чтобы стимул был заметным, невероятное количество этих фотонов должно вызвать раздражение в глазу.

Что такое нейрон?

А 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-носители, например дофамин
другое нервное окончание (аксон)

Что такое зрительный путь

В виде Зрительный путь соединение глаз а также мозг обозначается многочисленными нервными отростками. Начиная с глаза, он начинается с сетчатки и находится в Зрительного нерва в мозг. в Латеральное тело geniculatum, вблизи таламуса (обеих важных структур мозга) происходит переключение на визуальное излучение. Затем он излучается в задние доли (затылочные доли) 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 корарасположен в задней части мозга. Его можно разделить на первичную и вторичную зрительную кору. Здесь увиденное сначала воспринимается сознательно, а затем интерпретируется и классифицируется.

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

Визуальное 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 устройства, которое обеспечивает правильное преломление света и точное воспроизведение всего изображения на сетчатке. В противном случае объекты не воспринимались бы четко. Так бывает, например, с близорукостью или дальнозоркостью.
Зрачок - важное защитное устройство, которое регулирует падение света путем расширения или сужения. Есть также препараты, которые отменяют эту защитную функцию. Это необходимо после операций, например, когда зрачок необходимо обездвижить на некоторое время, 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 особый 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).

В Клетки язычка расположены в точке наиболее острого зрения, также называемой желтой точкой (желтое пятно) или в специальных кругах, называемых центральной ямкой.
Есть 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 разной силы активации этих трех типов клеток. Генетические отклонения в схеме этих рецепторов могут привести к различным дальтонизмам.

В Стержневые клетки находится 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. В их задачи входит повышение контрастности и способность видеть в темноте (ночное зрение) или при слабом освещении (сумеречное зрение).

Ночное видение

Вы можете проверить это сами, попробовав зафиксировать небольшую и легко узнаваемую звезду ночью, когда небо чистое. Вы обнаружите, что звезду легче увидеть, если вы слегка посмотрите мимо нее.

Передача стимулов 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 стержнями.

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 палочек, а также нет зрительного восприятия. Кстати, собственные слепые зоны можно легко найти:

Слепая точка

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

Дополнительная информация по этому поводу:

Слепая зона
Проверьте свое слепое пятно

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

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 него два зрительных нерва встречаются в перекресте зрительных нервов. 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.
Прежде чем волокна в латеральном теле, части таламуса, переключатся на другую нервную клетку, некоторые волокна зрительного нерва ответвляются к более глубоким рефлекторным центрам в стволе мозга.
Поэтому исследование рефлекторной функции глаза может быть очень полезным, если вы хотите определить местонахождение поврежденного участка на пути от глаза к мозгу.
Позади geniculatum laterale он продолжается по нервным связкам в первичную зрительную кору, которые в совокупности называются зрительным излучением.
Здесь впервые сознательно воспринимаются визуальные импульсы. Однако до сих пор нет толкования или присвоения. Первичная зрительная кора устроена ретинотопно. То есть очень специфическая область зрительной коры соответствует очень специфическому месту на сетчатке.
Место 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 в виде подковы вокруг первичной зрительной коры. Вот где, наконец, происходит интерпретация того, что было воспринято. 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 упорядочены ретинотопически и берут на себя очень специфические функции. Например, есть области, которые объединяют то, что визуально воспринимается, 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 точек зрения. Описанная выше точка зрения возникла с нейробиологической точки зрения.

Еще одна интересная точка зрения - психологическая. Это делит визуальный процесс на 4 уровня.

В первая ступень (Физико-химический уровень) и второй шаг (Физический уровень) описывают более или менее похоже визуальное восприятие в нейробиологическом контексте.
Физико-химический уровень больше относится к индивидуальным процессам и реакциям, которые происходят в клетке, а физический уровень суммирует эти события во всей их полноте и рассматривает ход, взаимодействие и результат всех отдельных процессов.

Третий (психический уровень) пытается описать событие восприятия. Это не так просто до такой степени, что нельзя уловить то, что переживается визуально, 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 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 первоначальное задание.

Используя пример, обработка того, что воспринимается, будет прояснена 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 процесс обучения. Потому что с помощью визуального опыта приобретается опыт, а увиденному присваиваются приоритеты, основанные на соответствующих критериях (например, важность, актуальность для решения проблем и т. Д.).
В случае нового, похожего визуального восприятия эту информацию затем можно использовать, 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 человека (пару), действия (обнимая друг друга)).
Последний шаг - детальная оценка. Так называемая ментальная модель разработана аналогично идее, но в которую теперь также перетекает информация из других областей мозга, например, воспоминания людей, узнаваемых на изображении.
Поскольку, помимо системы визуального восприятия, многие другие системы оказывают свое влияние на такую ментальную модель, 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.
С другой стороны, интерпретация остается свободной. И когда дело доходит до вопроса, 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, с другой стороны, разрешение изображения намного ниже, чем у человеческого глаза.
Следовательно, летающие насекомые также должны подлетать намного ближе к объектам, которые они видят (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 (ямочный орган), с помощью которого они видят инфракрасный свет (тепловое излучение), как тепло тела. Скорее всего, это относится и к ночным бабочкам.