Teave

Miks ma näen silmad sulgedes objekti ümberpööratud kujutist?

Miks ma näen silmad sulgedes objekti ümberpööratud kujutist?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kui ma vaatan mõnda eset pikka aega ja sulgen silmad, siis alguses näen objekti ikka suletud silmadega. Kuid pilt, mida ma näen suletud silmadega, on tagurpidi: tumedad värvid paistavad heledana ja heledad tumedad. Miks nii?


Ma arvan, et see on tingitud valgusega kohanemisest. Tugevat valgust tajuvad vardad reguleerivad oma reaktsiooni alla. Kuid kui valgus äkitselt eemaldatakse, ei suuda eredat valgust tajuma kohandatud vardad kohe hämarat valgust tajuda.

Kohanemisel on kaks vormi – kiire ja aeglane. Kiirem on Ca²⁺-sõltuv – Ca vähenemine põhjustab cGMP tõusu, mis omakorda depolariseerib rakku. Kaltsium moduleerib seda protsessi ka muul viisil. See artikkel viitab sellele, et aeglane kohanemine on tingitud cGMP allosteerilisest seondumisest transdutsiini-fosfodiesteraasi kompleksiga, mis stabiliseerib seda üleminekuolekut ja aeglustab signaaliülekannet.

Kohanemine võib toimuda ka rodopsiini fotopleegitamise tõttu.

Ma ei tea, kuidas pilt "jäänused" korraks silma. Usun, et selle põhjuseks on asümmeetriline aeglane valguse kohanemine erinevate ruumiliselt jaotunud varraste vahel (mõnel varrastel kulub hämarate tingimustega kohanemiseks veidi aega).

Sarnast efekti saate tunda ka värvinägemisega. Vaatad mõnda aega rohelist, siis kui näed midagi muud, tundub see punakas.


Miks ma näen silmad sulgedes objekti ümberpööratud kujutist? - Bioloogia

Inimsilma struktuur

Järgmine skemaatiline illustratsioon näitab inimsilma ja seda, kuidas võrkkestale kujutised moodustuvad.

Pange tähele, et pildid on tagurpidi (ümberpööratud).

Oluline küsimus, mida kaaluda: kas inimese aju on eelnevalt ühendatud, et pöörata ümberpööratud kujutis ümber (nii et me näeksime asju ümberpööramata) või kas aju õpib pilte ümber pöörama?

Kohler I, Katsed kaitseprillidega, Teaduslik ameeriklane mai 1962

Võrkkesta joonis Hubel DH-st Silm, aju ja nägemine Teaduslik Ameerika raamatukogu lk.38

Vaadake allolevaid värvilisi jooni läbi difraktsioonvõre. "Valge" joon on tegelikult valmistatud kolmest värvist: punane, roheline ja sinine. Sõltuvalt teie arvutimonitorist võivad kõik põhivärvid olla valmistatud teistest värvidest. Minu monitoril on punane tehtud nii punasest kui ka veidi oranžist.

Kui vastandvärvid, nagu kollane ja sinine, kokku liita, moodustuvad need valgeks. Samuti, kui valgest eemaldatakse kollane, on tulemuseks sinine värv. Järelpildil põhjustab püsiv kokkupuude teatud värviga võrkkesta sellest värvist "väsinud". Seejärel eemaldab võrkkest selle värvi. Kui värvistiimul eemaldatakse ja silm puutub kokku valge valgusega, tajutakse täiendavat värvi lühiajaliselt.

Liigutage hiirt pildist eemale ja vaadake keskpunkti. Jätkake keskmise punkti vaatamist ja liigutage hiirt pildi kohal tagasi.

Reguleerige Lilac Chaseri illusiooni kontrastsus umbes 20–30%. Kinnitage keskmisele ristile. Magenta laigud kaovad aeglaselt, kuid roheline järelpilt jääb püsima.

Keskenduge sellele videole umbes 5 minutit. Erinevalt järelpildi efektist ei pea te fikseerima kindlat asukohta. Parima efekti saavutamiseks võiksite siiski vaadata filmi keskosa.

Kui olete filmiga lõpetanud, vaadake allolevaid mustreid. Ülemine muster peaks näitama nõrka rohelist ja punast varjundit, samas kui alumisel mustril peaks olema nõrk sinine ja kollane varjund.

Erinevalt järelpiltidest peaks värvivarjutus kestma mitu minutit kuni mitu tundi. Mõnel inimesel püsib toime paar päeva.

Alloleval saidil on kena arvutianimatsioon, mis töötab natuke paremini kui minu film, kuid kodeerib ainult punaseid ja rohelisi triipe. http://lite.bu.edu/vision/applets/Color/McCollough/McCollough.html

McCollough efekti kohta lisateabe saamiseks vaadake McCollough C, Servadetektorite värvide kohandamine inimese visuaalses süsteemis , Teadus 149 lk 1115-1116 (1965)

O'Brien V, Kontrast kontuuri suurendamise teel, American Journal of Psychology 72 lk 299–300 (1959)

Cornsweeti illusiooni võib kohata meditsiinilises röntgenikiirguses. Valge plekk selle mehe rinnas tundub esmapilgul väga ähvardav.

Selle pildi põhjustas nahavolt (mis ei ole eakatel meestel haruldane). Pleki piiri katmisel selgub, et tegelikult pole plekki üldse.

Sellega seotud illusioon on akvarelliefekt: ruudukujuliste raamide vaheline ala näib olevat nõrk, kuid tegelikult on see valge.

Niisiis, miks on Cornsweeti illusioon?

Artiklist Miks me näeme, mida me teeme Purves D, Lotto RB, Nundy S American Scientist 90(3):236-243 (2002)

Fechneri värvid ja värvide neuraalne kodeerimine

Benhami ratas (tuntud ka kui Benhami ülaosa ja Benhami ketas) on mustvalge ketas, mis näitab värvilisi mustreid, kui seda pöörata kiirusega umbes 4 pööret sekundis.

Pange tähele, et värvid ilmuvad endiselt mustvalgel arvutimonitoril.

Pöörlevast kettast on võimalik teha ka mustvalge videokaameraga video ja näidata seda mustvalges teleris: värvid jäävad ikka näha.

Niisiis, miks on värvilised mustrid?

Värvi püsivus ja Landi võrkkesta teooria

Proovides kohest värvifotograafiat täiustada, tegi Edwin Land tähelepanuväärse avastuse. Algselt töötas ta kolme ühevärvilise (must ja valge) pildiga, millest igaüks esindas ühe värvilise pildi punast, rohelist ja sinist osa. Iga pilt säritatakse sobiva värvifiltriga kaamera ees (punane, roheline või sinine). Iga ühevärviline slaid töötati välja, seejärel asetati igaüks vastava värvifiltriga projektorisse projektori ette. Saadud pilt koosnes kolmest värvist samamoodi nagu värvitelerite ja arvutimonitoride värve kuvatakse.

Ühel päeval lõi keegi roheliselt projektorilt rohelise filtri maha, mille tulemusel projitseeritakse "roheline" pilt nüüd valge valgusena. Landi üllatuseks saadud pildil peaaegu mingit muutust ei toimunud. Land katsetas edasi ja avastas, et suudab sinise projektori välja lülitada ja näeb siiski peaaegu täiesti tavalist pilti. Kuna pilt moodustati nüüd ainult valgest ja punasest valgusest, võis Land eeldada, et näeb ainult roosasid toone. Selle asemel nägi ta täisvärvilist pilti.

Allolev pilt koosneb kahest erinevast vahepildist. Paar skaneerimisjooned on kõik punase varjundiga: need esindavad tõetruult pildi "punast" komponenti. Ühtlased skaneerimisjooned on kõik halli varjundid: need moodustatakse pildi "rohelise" komponendi võtmisel ja rohelise valgeks muutmisel. Saadud kombinatsioon pole nii elav kui Landi esialgne esitlus, kuid see näitab rohkem kui roosa varjundeid.

Allolev pilt on tehtud vahelduvate puna-hallide ruutudega kabelaua abil (sarnaselt päris kabelauaga). Punased ruudud näitavad värvipildi punast komponenti. Hallid ruudud tehakse pildi rohelise komponendi muutmisega halliks.

Seda pilti on kõige parem vaadata pimedas ruumis, kus monitori heledus on sisse lülitatud.

Värvi püsivus moodustab suure osa ülaltoodud piltide värvidest. Värvi püsivus on seotud meie võimega näha objekti "tõelist" värvi olenemata valgustava valguse värvist. Näiteks sinise valgusega valgustatud kollane banaan näeb endiselt kollane välja, kuigi valgustatud banaani "värv" on roheline.

Vaadake demonstratsiooni aadressil http://lite.bu.edu/vision/applets/Color/Land/Land.html ja määrake "Red Component" väärtuseks umbes 50. Paremal olev paaritu banaan näeb välja roheline, kuid sama banaan on peal. vasak paistab kollane. Klõpsake nuppu "Mask", et näidata, et need on sama värvi.

Seos värvide püsivuse ja puna-valge Land-efekti vahel seisneb selles, et silm lahutab värvipildist püsiva punase valguse taseme ja valge miinus punane võrdub rohelisega. Punast, valget, musta ja rohelist segades saab silm luua rikkalikult värve.

Vaadake tähelepanelikult triipe, mis moodustavad alloleval pildil värvilised ruudud.

Kõik ruudud on sama värvi (hallid).

Valge M Uus efekt tajutavale kergusele Taju 8 lk 413–416 (1979)

Klassikalises Hermanni ruudustikus võib võre ristumiskohtades näha plekke, välja arvatud siis, kui keskendute otse ristmikule.

Janos Geier on uurinud Hermanni ruudustiku variatsioone.

Ülaltoodud pilti (ja alloleval lingil olevat) on raske ära tunda, kui te ei näe ümbritsevat ummistusmustrit.

Vaadake allolevat pilti tähelepanelikult. Neli vasakpoolset ringi näevad tumedad, neli paremal olevad aga heledad.

Kui vaatate tähelepanelikult, näete, et ringid on identsed.

Selle illusiooni animeeritud versioon on saadaval aadressil http://www-psych.stanford.edu/

Lisateabe saamiseks lugege Anderson BL, Winawer J Pildi segmenteerimine ja kerguse tajumine Loodus 434 lk 79-83 (2005)

Pimealade kohta lisateabe saamiseks lugege Ramachandran VS, Gregory RL Kunstlikult tekitatud skotoomide tajuline täitmine inimese nägemises Loodus 350 lk 699-702 (1991)

Liikumine võib põhjustada "pimeduse". Vaadake allolevat pilti puna-siniste (või punakasroheliste) prillidega. Vaata kindlalt Mona Lisa naeratust. Kui värvilised ringid keerlevad, kaob tema nägu, jättes ainult tema naeratuse (ja natuke ka nina).

See illusioon on inspireeritud Exploratoriumi cheshire-kassi illusioonist.

Selles illusioonis kaob liikumine kollaste täppide järsult.

Michael Bachil on selle demonstratsiooni versioon, mis võimaldab teil värve reguleerida.

Liikumine võib teid pimestada ka muude visuaalsete muutuste suhtes.

Lisateavet liikumisest põhjustatud pimeduse kohta leiate artiklitest Bonneh YS, Cooperman A, Sagi D, Liikumisest põhjustatud pimedus tavalistel vaatlejatel Loodus 411 lk 798-801 (2001)

Meil on ka ajaline "pime nurk". Proovige oma silmi peeglist vaadata. Vaadake esmalt vasakut silma ja seejärel paremat silma: kas näete, kuidas teie silmad liiguvad? Kui teie silmad liiguvad, lõpetab teie aju ajutiselt visuaalse teabe töötlemise, nii et te ei taju hetkeks midagi. Teie aju täidab selle väikese tühimiku, nii et te pole sellest kunagi teadlik.

Draamaatilisem illusioon, mis näitab, kuidas teie aju töötleb ajalist teavet, kuvatakse välk-lagi efektis.

(seletus on Gregory RL-ilt Visuaalsed illusioonid, Teaduslik ameeriklane november 1968)

Neckeri kuubiku avastas 19. sajandi keskel Šveitsi kristallograaf Louis Albert Necker kristallide tehnilisi jooniseid ette valmistades.

Anaglüüfid ja võimatud kujundid

Võimatu kolmnurk. Iga tükk on loogiliselt ühtlane, kuid kogu figuuri on võimatu konstrueerida.

Siin on 3-D arvutipilt võimatust kolmnurgast.

Belgias asuva Ophoveni küla keskel on skulptuur, mis näitab võimatut kolmnurka.

M. C. Escheri litograafia koopia Tõusev ja kahanev (1960)

Andrew S. Lipson on loonud skulptuuri Tõusev ja kahanev legosid kasutades.

Ta on loonud ka lego versiooni Escheri kosest

ja "McWholles" on loonud video töötavast Escheri kosest, mida saab näha siit.

Alloleva pildi on postitanud paljudele erinevatele veebisaitidele keegi, kellel oli liiga palju aega Photoshopiga mängimiseks

Anaglüüf, mis näitab Empire State Buildingut saidilt http://www.jessemazer.com/3Dphotos.html

Autoriõigus 1994 Jeffrey L. Cooper

Anaglüüf, mis näitab planeedi Marsi pinda saidilt http://www.3dglasses.net/3dgallery/3Dmarsglry2.html

Lingid rohkemate anaglüüfipiltide juurde leiate aadressilt http://www.anachrome.com/wadir.htm

Alloleval joonisel on kujutatud mitu 3D-kõverat. Eraldi vaadatuna sulanduvad need kõverad kokku, kuid läbi puna-siniste (või punakasroheliste) prillide eralduvad 3D-kõverad selgelt erinevateks objektideks. (See on testmuster mõnele 3D-meditsiinilise pildistamise uuringule, mida ma teen.)

Võimatu kolmnurga anaglüüf.

    Pilt, objekt ja illusioon: Scientific Americani lugemised Richard Heldi sissejuhatustega. W. H. Freeman (1974)


Ray Tracing ja õhukesed läätsed

Joonis 6. Õhukese läätse keskpunkti läbiv valguskiir kaldub ebaolulisel määral kõrvale ja eeldatakse, et see väljub paralleelselt algse teega (näidatud varjutatud joonena).

Kiirte jälgimine on valguskiirte liikumisteede määramise või järgimise (jälgimise) tehnika. Mateeriat läbivate kiirte puhul kasutatakse radade jälgimiseks murdumisseadust. Siin kasutame kiirjälgimist, et aidata meil mõista läätsede toimet olukordades, mis ulatuvad filmile kujutiste moodustamisest kuni väikese kirja suurendamiseni kuni lühinägelikkuse korrigeerimiseni. Kuigi keeruliste objektiivide (nt keerukates kaamerates leiduvate) objektiivide kiirjälgimine võib vajada arvutitehnikat, on õhukeste läätsede kaudu kiirte jälgimiseks olemas rida lihtsaid reegleid.

A õhuke objektiiv on määratletud kui selline, mille paksus võimaldab kiirtel murduda, nagu on näidatud joonisel 1, kuid ei võimalda selliseid omadusi nagu dispersioon ja aberratsioonid. Ideaalsel õhukesel läätsel on kaks murdvat pinda, kuid lääts on piisavalt õhuke, et eeldada, et valguskiired painduvad ainult üks kord. Õhukesel sümmeetrilisel objektiivil on kaks fookuspunkti, üks mõlemal küljel ja mõlemad objektiivist samal kaugusel. (Vt joonist 6.)

Veel üks õhukese läätse oluline omadus on see, et selle keskpunkti läbivad valguskiired nihkuvad ebaolulisel määral, nagu on näha joonisel 5.

Joonis 6. Õhukeste läätsede mõlemal küljel on sama fookuskaugus. a) Paralleelsed valguskiired, mis sisenevad koonduvasse läätse paremalt, ristuvad selle vasakpoolses fookuspunktis. (b) Parempoolsest lahknevasse läätsesse sisenevad paralleelsed valguskiired näivad tulevat paremalt fookuspunktist.

Õhuke objektiiv

Õhuke lääts on määratletud kui lääts, mille paksus võimaldab kiirtel murduda, kuid ei võimalda selliseid omadusi nagu dispersioon ja aberratsioonid.

Koju kaasavõetav eksperiment: optika külastus

Vaadake läbi oma (või sõbra) prillide taha- ja ettepoole ning kommenteerige, kas need toimivad nagu õhukesed läätsed.

Paberi, pliiatsi ja sirge serva abil saab kiirte jälgimise abil täpselt kirjeldada objektiivi tööd. Õhukeste läätsede kiirte jälgimise reeglid põhinevad juba käsitletud illustratsioonidel:

  1. Tema teljega paralleelselt koonduvasse läätse sisenev kiir läbib teisel pool asuva läätse fookuspunkti F. (Vt kiiri 1 ja 3 joonisel 1.)
  2. Kiir, mis siseneb lahknevasse läätsesse oma teljega paralleelselt, näib tulevat fookuspunktist F. (Vt kiirid 1 ja 3 joonisel 2.)
  3. Kas koonduva või lahkneva läätse keskpunkti läbiv kiir suunda ei muuda. (Vt joonis 5 ja kiir 2 joonisel 1 ja joonisel 2.)
  4. Fookuspunkti kaudu koonduvasse läätsesse sisenev kiir väljub paralleelselt oma teljega. (Kiirte 1 ja 3 tagurpidi joonisel 1.)
  5. Kiir, mis siseneb lahknevasse läätse, suundudes vastasküljel asuva fookuspunkti poole, väljub teljega paralleelselt. (Kiirte 1 ja 3 tagurpidi joonisel 2.)

Kiirte jälgimise reeglid

  1. Tema teljega paralleelselt koonduvasse läätse sisenev kiir läbib teisel pool asuva läätse fookuspunkti F.
  2. Kiir, mis siseneb oma teljega paralleelselt lahknevasse läätse, näib tulevat fookuspunktist F.
  3. Kas koonduva või lahkneva läätse keskpunkti läbiv kiir suunda ei muuda.
  4. Fookuspunkti kaudu koonduvasse läätsesse sisenev kiir väljub paralleelselt oma teljega.
  5. Kiir, mis siseneb lahknevasse läätse, suundudes vastasküljel asuva fookuspunkti poole, väljub teljega paralleelselt.

Mehaaniline osa

  1. Alus: See aitab hoida mikroskoobi erinevaid osi. See sisaldab ka valgusallikat.
  2. C-kujuline käsi: Seda kasutatakse mikroskoobi hoidmiseks. Ja mis ühendab okulaari objektiiviga.
  3. Mehaaniline etapp: See on jäik platvorm, millele asetatakse vaadeldav proov. Selle keskel on ava, mis võimaldab valgusel altpoolt objektini jõuda. Slaidil olevat eset saab positsioneerimisnuppude abil liigutada kas külili või ette-taha.

Nüüd kaaluge nurkadesse paigutatud kumeraid peegleid, mis võimaldavad jalakäijatel või autojuhtidel nurga taga näha. Jällegi võime küsida: "Kus on fookuspunkt?" Ja jälle on vastus: "ekõikjal peegli ees". Peamine erinevus tasase ja kumera peegli vahel on see, et lame peegel näitab teile välja, mis on sama suur kui teie visuaalne väli ilma peeglita (teie vaatevälja on sama suur, kuid ruumis tahapoole suunatud), kuid kumer peegel näitab teile laiemat välja (vaatamisväär on suurem, kuna peegel kogub kokku kiired, mida te muidu ei näeks ja saadab need teie silmamunadele). See on nüüd imelik! Kuidas me näeme rohkem, kui näeme? Kui lame peegel võimaldab meil näha kogu vaatevälja, siis kuidas saab kumer peegel meid näidata rohkem kui kogu vaateväli? Ja teeb seda pilti moonutades. See pigistab osa, mida tavaliselt näete, et teha ruumi lisapildile. Sellegipoolest ei ilmu peegli ees liikudes "musta auku", kuhu peegeldunud kiiri ei saadeta. Kujutis moodustub igas punktis peegli ees (kuigi see on a erinev pilt iga punkti kohta).

Lõpuks jõuame nõguspeegli juurde. Võib tunduda, et see erineb väga kumer- või lamepeeglist, kuid see pole nii. Tegelikult toimib see väga sarnaselt kumerpeegliga. Pange tähele, et lamepeeglit tabavad paralleelsed kiired tekitavad peegeldumisel paralleelsed kiired, mistõttu lamepeegli poolt moodustatud kujutis ei moonuta (välja arvatud 3D seest-välja inversioon, aga see on hoopis teine ​​teema). Kumerpeeglid peegeldavad paralleelseid kiiri lahknevateks kiirteks, põhjustades moonutusi. Ja ilmselgelt peegeldavad nõgusad peeglid paralleelseid kiiri koonduvateks kiirteks, tekitades meie soovitud fookuspunkti.

Mida me siis näeme, kui me pole fookuspunktis? Noh, see sõltub sellest, kus me oleme! Kui me asume fookuspunkti ees (see tähendab fookuspunkti ja peegli vahel), siis kiired koonduvad endiselt ja seega näeme sama kujutise orientatsiooni nagu lamepeeglis, kuid suurendatuna, kuna kogume valguskiiri. laiemast valdkonnast. See suurendatud pilt on aga ainult välja alamhulk, mida täis lusikas suudab peegeldada.

Teisest küljest, kui olete fookuspunktist "tag", koonduvad kiired fookuspunktile ja jätkavad siis oma lõbusat teed, lahknev üksteiselt. Selles piirkonnas on nõgus peegel toimib mõnevõrra nagu a kumer peegel, täiendava suunamuutusega! Sellepärast võimaldab lusika endast kaugemale nihutamine näha laiemat vaatevälja, täpselt nagu seda näeks kumer peegel. Eelkõige ei lõpe fookuspunktile koonduvad kiired lihtsalt seetõttu, et sinna me tavaliselt kaamerasensori paneme. Nad lähevad edasi, levivad laiali ja moodustavad a kahanevad pilt (nende lahknemise tõttu), mis jääb lusikast kaugemale minnes aina väiksemaks. Kuid asjaolu, et nad kõik lähenesid fookuspunktile, tähendab, et nad kõik ristuvad selles punktis ja pööravad pildi sellest kaugemale.


Miks ma näen silmad sulgedes objekti ümberpööratud kujutist? - Bioloogia

Pildid, reaalsed ja virtuaalsed

Tõelised pildid on need, kus valgus tegelikult koondub, samas kui virtuaalsed pildid on kohad, kust valgus näib olevat lähenenud. Tõelised kujutised tekivad siis, kui objektid asetatakse väljapoole koonduva läätse fookuskaugust või väljapoole koonduva peegli fookuskaugust. Allpool on illustreeritud tõeline pilt. Kiirte jälgimine annab piltide asukoha, tõmmates objektiiviga risti ühe kiire, mis peab läbima fookuspunkti, ja teise kiiri, mis läbib objektiivi keskpunkti, mida lääts ei painuta. Kahe kiire ristumiskoht annab pildi asukoha. (Võiks joonistada kolmanda kiire, mis pärast läätse läbimist läbib läätse vasakul küljel asuvat fookuspunkti, see liiguks teljega paralleelselt ja lõikaks ülejäänud kaks kiirt kohas, kus need kiired juba ristuvad. Pange tähele, et tegelik pilt on ümberpööratud. (Pilt juhtub olema objektist suurem. See juhtub seetõttu, et objekt on objektiivist kauguse f ja 2f vahel, kui objektiiv oleks kaugemal kui 2f, oleks pilt objektiivile lähemal kui 2f ja oleks objektist väiksem.)

Pildi asukoha saab leida võrrandi kaudu:

Siin on kaugused vastavalt objekti ja kujutise kaugused, mõõdetuna objektiivist. Fookuskaugus f on kumerläätse puhul positiivne. Positiivne pildikaugus vastab tõelisele kujutisele, täpselt nagu peeglite puhul. Objektiivi puhul tähendab kujutise positiivne kaugus aga seda, et kujutis asub objekti vastasküljel. (Selle õigel mõtlemisel pole teil probleeme selle meeldejätmisega: tõeline pilt peab olema seal, kus on valgus, mis tähendab ees peeglist või taga objektiiv.)

Virtuaalsed kujutised moodustatakse lahknevate läätsede või objekti paigutamisega koonduva läätse fookuskaugusesse. Virtuaalse kujutise puhul korratakse kiirjälgimise harjutust.

Sel juhul on virtuaalne pilt püsti ja kahanenud. Siin kehtib taas sama ülaltoodud kujutise ja objekti kauguste valem. Ainult sel juhul on fookuskaugus negatiivne ja ka pildi kauguse lahendus on negatiivne. Virtuaalseid pilte saab toota ka koonduvate läätsede abil, kui objekt asetatakse fookuskaugusesse. Sel juhul on virtuaalne pilt püsti ja suurendatud, kuna see asub objektiivist kaugemal kui objekt.


Maailma kõige hämmastavam kaamera: 5. osa – ümberpööratud võrkkest

Olles uurinud mõningaid inimsilma tähelepanuväärseid disainifunktsioone, vaatleme siin funktsiooni, mis mõnikord väidetavalt toetab evolutsiooni: ümberpööratud võrkkesta. Evolutsionistid väidavad, et see on tagurlik süsteem, mis tulenes juhuslikest mutatsioonidest. Ümberpööratud võrkkest pole kaugeltki evolutsiooni tõend, vaid väga hästi planeeritud. Lisaks ei ole kõigil olenditel ümberpööratud võrkkest. Pigem on igal olendil oma keskkonna jaoks hästi välja töötatud nägemissüsteem.

Ümberpööratud võrkkest

Võrkkesta on silma sisemine tagumine pind, millele moodustub pilt ja mille tuvastavad valgustundlikud vardad ja koonused. Hämmastavalt koosneb võrkkest kümnest erinevast kihist, millest igaüks täidab teatud funktsiooni. Paljusid üllatab see, et fotoretseptori kiht (vardaid ja koonuseid sisaldav kiht) asub põhja lähedal. See on üheksas kiht, õpilasest kõige kaugemal teine. Seega, et valgus jõuaks varraste ja koonusteni, peab see läbima kaheksa rakukihti! Kindlasti ei saa see olla disainifunktsioon, vaid see on lihtsalt evolutsiooniprotsessi juhuslike mutatsioonide tulemus, eks? Milline disainer blokeeriks valgusretseptoreid kaheksa kihi mobiilse masinaga?

Veelgi enam, kui vardad ja koonused tuvastavad valgust, mitte ei saada signaali alla ja silmast välja, nagu võiksime eeldada, saadavad nad signaali hoopis ülespoole ülaltoodud kihtidesse. Need kihid kõrvutavad ja töötlevad signaale, saates need järgmisse kihti, kuni lõplik signaal edastatakse ülaosas asuvale närvikiu kihile. Need närvikiud peavad kuidagi info ajju viima. Seega edastavad nad teabe külgsuunas kohta, kus kõik rajad koonduvad, ja seejärel pöörduvad allapoole, läbides võrkkesta auku ja väljudes silmast, moodustades nägemisnärvi, mis ühendub ajuga. Sellel väikesel augul pole muidugi vardaid ega koonuseid ning see tekitab meie vaatevälja väikese pimeala – sellest lähemalt allpool.

Milline kummaline disain! Miks peab valgus läbima kaheksa rakukihti, enne kui jõuab varraste ja koonuste juurde? Õnneks on need rakukihid enamasti läbipaistvad (peale mõned õhukesed kapillaarid, mis transpordivad verd), nii et valgus läbib neid otse. Siiski on väike osa sellest valgusest paratamatult hajutatud. Miks mitte panna fotoretseptorid ülaossa ja lasta neil signaale allapoole edastada? Nii saaksid vardad ja koonused kõige selgema signaali ning pimeala ei tekiks. Kas see poleks palju parem disain?

Disainifunktsioon

Muidugi on teaduse ajalugu täis evolutsioniste, kes esitavad piinlikke väiteid, mis põhinevad teadmatusel: kuulutavad inimese anatoomia erinevaid aspekte halvasti kavandatud või mittefunktsionaalseteks evolutsioonijääkidest, kui me nüüd paremini teame. Selliseid asju nagu pimesool, ajuripats, kilpnääre, mandlid ja nii edasi peeti kunagi kasutuks, kuid tegelikult on need eesmärgi jaoks hästi loodud. Ja ümberpööratud võrkkest pole erand. Jah, Jumal oleks võinud võrkkesta teha teistpidi, fotoretseptoritega ülemise kihi lähedal. Ja tegelikult on Ta seda teinud mõne organismiga, nagu me allpool näeme. Kuid on põhjust, miks Issand kujundas ümberpööratud võrkkesta.

Eelmises artiklis nägime, et vardad ja koonused sisaldavad valgustundlikke kemikaale, näiteks rodopsiini. Need kemikaalid hävivad tingimata, kui valgus neid tabab (see käivitab signaali protsessi). Kuid neid täiendatakse aja jooksul, omandades ensüüme, näiteks võrkkesta. Ja kust saavad vardad ja koonused võrkkesta? Nad saavad selle võrkkesta pigmendiepiteelist - võrkkesta madalaimast kihist, mis asub otse fotoretseptori kihi all.

Pigmendi regenereerimise maksimaalse kiiruse hõlbustamiseks peavad vardad ja koonused olema pigmendiepiteeliga tihedas kontaktis. Kuid pigmendi epiteel ei ole läbipaistev, see on väga tume. Seetõttu peab see valetama allpool fotoretseptori kiht, et mitte blokeerida sissetulevat valgust. Kuna see on pime, neelab pigmendiepiteel kõik fotonid, mis fotoretseptori kihist mööda pääsevad, vältides nende hajumist. See parandab meie nägemisteravust. Kuna pigmendiepiteel peab asuma otse fotoretseptori kihi all, siis teised kihid – mis on läbipaistvad – asuvad üleval. See on disainifunktsioon.

Pigmendiepiteel varustab ka vardad ja koonused hapniku ja toitainetega ning eemaldab nende jääkained. Samuti eemaldab see võrkkesta liigse kuumuse (valguse poolt tekitatud), transportides selle all olevasse vererikkasse soonkesta. Veelgi enam, vardad ja koonused on äärmiselt kõrge ainevahetuse kiirusega ja "põlevad" kiiresti läbi. Neid tuleb asendada ligikaudu iga seitsme päeva järel ja pigmendi epiteel on selles protsessis hädavajalik. On selge, et fotoretseptorite viimine otsesesse kontakti võrkkesta pigmendi epiteeliga on disainifunktsioon ja see nõuab töötlemiskihtide paigutamist fotoretseptori kihi kohale.

Lisaks on ümberpööratud võrkkest ruumisäästlik funktsioon. Õige kujutise moodustamiseks tuleb fotoretseptorid asetada sarvkestast ja läätsest teatud kaugusele. Miks mitte kasutada osa sellest ruumist, täites selle läbipaistva mobiilsideahelaga? Need kihid töötlevad varraste ja koonuste tekitatud signaale ja teevad seda ilma täiendavat ruumi kasutamata. See on eriti kasulik väikeste silmadega olendite jaoks.

Pime punkt

Kuna fotoretseptori kihtide ees olevad kaheksa kihti on suures osas läbipaistvad, on ümberpööratud võrkkesta ainus oluline puudus pimeala, mis on vajalik närvikiudude silmamunast lahkumiseks. Kuid see osutub üsna tähtsusetuks. Tegelikult ei saa enamik inimesi enne seda, kui nad selle pimeala kohta loevad, isegi aru, et neil see on. Sellel on kaks põhjust ja mõlemad on tingitud silma ja aju suurepärasest disainist.

Pime nurk asub vasaku silma puhul nägemiskeskusest umbes 15 kraadi vasakul ja parema silma puhul 15 kraadi võrra paremal.[1] Seetõttu edastatakse igast pimenurgast puuduv teave teisest silmast. Seega pole pimeala, kui mõlemad silmad on avatud ja töötavad.

Kuid on veel üks põhjus, miks me ei märka pimeala isegi siis, kui üks silm on suletud. Aju kasutab pimeala ümbritsevat visuaalset teavet ja sisuliselt "täidab selle". Matemaatiliselt nimetatakse seda protsessi interpoleerimiseks. Teie aju teeb seda pidevalt ja automaatselt, et te ei tajuks puuduvat teavet. Kuid on olemas viis oma pimeala paljastamiseks.

Sulgege parem silm ja suunake oma nägemine ülalolevas ruumis olevale O-tähele. Nüüd liikuge aeglaselt ekraani poole. Teatud kaugusel kaob “X”. Parema silmaga proovimiseks sulgege vasak silm ja keskenduge ekraani poole liikudes X-le. Teatud vahemaa tagant näib, et "O" kaob.

Verted Retinas

Pööratud võrkkesta eeliseks on see, et vardaid ja koonuseid saab kiiresti vahetada ning nende valgustundlikke kemikaale kiiresti regenereerida. See on äärmiselt kasulik meiesugustele olenditele, kes veedavad suurema osa ärkveloleku ajast päevavalguses ja elavad suhteliselt kaua. Kuid Jumal võib vabalt kasutada teiste olendite jaoks teisi plaane ja ta on seda teinud. Peajalgsetel, nagu kaheksajalg, kalmaar, seepia ja nautilus, on võrkkest pöördeline. See tähendab, et fotoretseptorid asuvad võrkkesta ülemise kihi lähedal ja signaali töötlemine toimub allpool olevates kihtides. Arvatavasti ei vaja veealune vähenenud valgustus kiiret pigmendi taastumist, mida selgroogsed oma ümberpööratud võrkkesta tõttu naudivad. Lisaks elab enamik peajalgseid vaid üks kuni kolm aastat ja seetõttu ei pea võrkkesta projekteerima aastakümneid kestma.

Igal juhul näib peajalgsete võrkkest hästi toimivat keskkonna jaoks, kus nad elavad. Kuid teie visuaalne kogemus on tõenäoliselt parem. Organismidel, millel arvatakse olevat parim nägemine, nagu kotkas, on võrkkest ümberpööratud. Enamik teadlasi usub, et kaheksajalg on värvipime, kuna sellel on ainult ühte tüüpi fotoretseptor.[2] See on seda tähelepanuväärsem, et teatud tüüpi kaheksajalad võivad ümbritsevaga sulandumiseks muuta värvi – värve, mida nad ilmselt ei näe! Veel üks erinevus on see, et kaheksajala fotoretseptorid on orienteeritud nii, et nad tajuvad valguse polarisatsiooni, mis on huvitav omadus.

Kaheksajalal ei ole sarvkesta. Kuid sellel on peaaegu sfääriline objektiiv. Erinevalt meie painduvast läätsest ei muuda kaheksajala lääts kuju. Pigem liigutab loom läätse võrkkesta ette (eemale) või taha (suunas), et kohaneda nägemisega lähedalt kaugele. See on sarnane sellele, kuidas enamik inimtegevusest valmistatud kaameraid objektid fookusesse toovad.

Meelitamise kõrgeim vorm

Seega on nii inimestel kui ka peajalgsetel silmad, mis on nende keskkonna jaoks hästi kujundatud. Inimeste ja enamiku selgroogsete loomade ümberpööratud võrkkest on suurepärase disainiga, millel on peajalgsete võrkkesta ees palju eeliseid. Siiski on mõned evolutsionistid väitnud, et ükski intelligentne agent ei kavandaks sellist mahajäänud süsteemi. Neile peab olema üsna piinlik teada saada, et inimesed on kavandanud ja tootnud ka ümberpööratud pildistamissüsteeme. Tõepoolest, enamikul astronoomide kasutatavatest pildiseadmetest on signaalitöötluslülitused fotoretseptorite kohal (blokeerivad), nagu ka ümberpööratud võrkkestal.

Võib-olla olete näinud kauneid pilte planeetidest, tähtedest, galaktikatest, udukogudest või muudest kosmosenähtustest. Kui pilt tehti viimase paarikümne aasta jooksul, kasutati tõenäoliselt CCD-d (laadimispaari seadet). CCD sarnaneb võrkkestaga. It has a grid of light-sensitive photoreceptors that convert light into electrical signals which are then passed on to a computer. This system is much faster than photographic film, and has other advantages as well.[3] Many smart phones come with a built-in camera that uses a CCD.

Most CCDs are called front-illuminated, however, they are much like our tagurpidi võrkkesta. Before light can reach the photoreceptors, it must first pass through a layer of gate electrodes, then through thin films of silicon dioxide, and finally through a silicon nitride passivation layer. These layers protect the photoreceptors from humidity and electric discharge. But they also collect the electric charges from the photoreceptors, and transfer that signal out of the CCD onto a computer. Like our inverted retina, the signals from the photoreceptors are sent to a higher layer and then moved sideways. Below the photoreceptors is a thick silicon substrate.

Since these processing layers lie above the photoreceptors, they block some of the incoming light, perhaps as much as 50%. The opacity of these layers is dependent upon wavelength. Longer wavelengths penetrate better. Thus, front-illuminated CCDs detect red-colored objects very well, but are much less sensitive to blue.

However, astronomers sometimes use a back-illuminated CCD in which the design is reversed. Here, the silicon substrate is on top, but is made very thin so that it does not block many photons. Next are the photoreceptors. Below them are thin films of silicon dioxide and the gate electrodes. So, the photoreceptors send the signal downward to the gate electrodes which transfer the signal out of the CCD. This is similar to the verted retina of the cephalopod.

Since the photoreceptors are relatively unobstructed, back-illuminated CCDs have greater sensitivity to light. Around 80% to 95% of incident light reaches and is detected by the photosensors. Furthermore, back-illuminated CCDs are much more sensitive to shorter wavelengths of light, and therefore detect blue and violet much better than front-illuminated CCDs.

But there are drawbacks to a back-illuminated CCD. The necessarily thin silicon substrate makes them considerably more delicate than front-illuminated CCDs. Furthermore, the longer wavelengths of light sometimes pass all the way through the photosensitive region, where they then reflect back and create an interference pattern. And they are more expensive than a front-illuminated CCD.

So both types of CCD have their advantages and disadvantages. But each is a good design. Likewise, the inverted retina has its advantages, and so does the verted retina. Each is useful and well-suited to the creature. This prompts us to ask, “What other types of eyes the Lord has designed in living creatures?” More to come.

[1] The optical cord exits the eye on the nasal side of the fovea. So, it is right of center for the left eye, and left of center for the right eye. But since the image on the retina is inverted, the blind spot appears on the opposite side.

[2] However, it has also been suggested that the octopus may be able to move its lens in such a way so as to disperse the wavelengths of light to fall at different locations on the retina. This might allow the octopus to sense color through a totally different mechanism than our three-cone system, but at the expense of visual acuity.

[3] For example, CCDs have a nearly linear signal response to light. In other words, twice the amount of light will double the signal. Photographic film does not have this linear response, which makes scientific measurements more difficult with film.


Experience: I can't picture things in my mind

I was seven when, in hindsight, I first questioned my imagination. I remember watching the first Harry Potter film and my friend, who was a huge fan, was complaining that the characters weren’t how she imagined them to be. I couldn’t understand what she meant because, in my mind, they had never been images at all, just concepts. When I shut my eyes, I see nothing. It is black. I have no visual imagination.

I thought everyone’s minds worked this way until about two years ago, when I stumbled across a blog post about aphantasia a condition where you lack a functioning mind’s eye. I was 23, and it blew my mind to learn that others could visualise things. I’d never known any different but it was clear I had aphantasia, too, and a lot of things started to make more sense.

I began to look it up online and in science journals. For me, imagination had always been conceptual. I could never visualise a crown, a unicycle or an ice-cream in my hand. If someone asked me to close my eyes and picture myself by the sea, I would see nothing.

I was intrigued to know if it is inherited, so I asked my parents. My mother thought I was lying. “No, no,” she said, “you have a wonderful imagination.” For her, things are exceptionally vivid but I think my father is like me (although people have differing degrees: some people see fuzzy images, some see none at all).

I suppose you could say my imagination is broken, but each of us can only experience our own thoughts, so it is hard to compare. For this reason, it is difficult to know how many people have aphantasia, but academics have developed a test using visualisation questions. It has been associated with similar conditions such as face blindness or tone deafness, though it does not affect cognitive or physical function.

A good little test for me is drawing. I can copy things almost like for like if they are in front of me, but if I were to draw from my imagination it would look terrible. It doesn’t mean you cannot be creative you just have to adapt.

I am currently studying for a PhD in reproductive biology in Manchester, and I have found others in the sciences like me. Lacking a visual element to my imagination meant that tests of memory recall were difficult. For example, we had to learn a cell-counting technique but, regardless of how many times I read it, it didn’t make sense. When I came to do it in the lab, I understood it immediately. If you have a visual imagination you can look at a diagram and it triggers your memory but I learn by repetition or physically doing something.

I’m dreadful with directions because I can’t remember landmarks. I’m terrible with faces. In that sense, it’s a little sad because I cannot picture my five-year-old daughter when I’m not with her. But I could tell you how she looks, where she has a freckle, what her hair is like, from repetitive memory.

I still enjoy reading – sci-fi and fantasy – but detailed literature is a slog. The Lord Of The Rings and A Game Of Thrones are extremely descriptive series that I would love to enjoy, but quickly become bored with.

Strangely, I am a lucid dreamer, so it seems only my voluntary visual imagination is affected. Although, I never really understood the whole “counting sheep” thing as a child: I couldn’t see any sheep so I assumed it was just a synonym for counting.

I’d love to take myself back to certain memories, such as when I’ve had an amazing holiday or when I first held my daughter. I can only look at photos. I’m really envious of people who can picture themselves on a desert island to relieve stress.

On the flip side, I suspect it’s helpful in cases where worry may be overwhelming, in that I don’t ever spiral into crippling fear and imagine a situation over and over, as some people do.

I sometimes wonder if my daughter has aphantasia, but nothing she has said or done so far makes me think so. I asked her what it looks like when she closes her eyes, and she said she sees things like a video playing in her head.

I’d love to experience life with a mind’s eye. I think it’d be cool – and beneficial – to imagine things so vividly. If you offered me a day with a visual imagination, I’d swap. Except I think it’d be so brilliant that I wouldn’t want to give it back.


Hindamine

Many causes of double vision can be very serious. The following information can help people know when to see a doctor and what to expect during the evaluation.

Warning signs

In people with double vision, certain symptoms and characteristics are cause for concern. Nad sisaldavad

Any symptoms besides double vision that could represent nervous system dysfunction (for example, weakness or paralysis, numbness, speech or language problems, trouble swallowing or walking, vertigo, headache, incontinence, or clumsiness)

Bulging of the eye (proptosis)

Recent injury to the eye or head

When to see a doctor

Double vision should always be evaluated by a doctor even if it is temporary. People who have warning signs should be evaluated by a doctor right away, usually in an emergency department. All people who have double vision, even if it has resolved, should see a doctor as soon as convenient, usually within a few days.

What the doctor does

Doctors first ask questions about the person's symptoms and medical history. Doctors then do a physical examination. What they find during the medical history and physical examination helps suggest a cause of the double vision and any tests that need to be done (see table Some Causes of Double Vision).

Doctors want to know whether double vision involves one or both eyes and whether it is constant or comes and goes. They also ask whether the images are side by side or on top of one another and whether double vision tends to occur only when the person is gazing in a particular direction. Doctors ask about any pain, numbness of the forehead or cheek, facial weakness, vertigo, and swallowing or speech problems because these symptoms may indicate a cranial nerve problem. Doctors also ask about symptoms of other nervous system problems and symptoms of other disorders.

The most important part of the physical examination is the eye examination. Doctors check the person's vision. They also carefully look for bulging of one or both eyes and a drooping eyelid and check how the pupils respond to light. They check the eyes' movements by asking the person to follow their finger as it moves up and down and far to the right and to the left. Doctors then use a slit lamp (an instrument that enables a doctor to examine the eye under high magnification) and ophthalmoscopy to examine the internal structures of the eyes.

Symptoms and examination findings can provide helpful information about which causes are most likely. For example, if double vision comes and goes and there are other symptoms of possible nervous system dysfunction, myasthenia gravis and multiple sclerosis are among the likely causes. If the eyes do not point in the same direction, the direction of gaze in which double vision occurs sometimes indicates which cranial nerve is dysfunctional.

Testimine

People with double vision in one eye usually are referred to an ophthalmologist (a medical doctor who specializes in the evaluation and treatment—surgical and nonsurgical—of eye disorders). Testing is not needed before the person is referred. The ophthalmologist examines the person's eyes carefully for eye disorders.

In people with double vision affecting both eyes, more testing is often needed because many disorders may cause binocular double vision. Tests depend on what doctors find during the history and physical examination.

Most people require imaging with magnetic resonance imaging (MRI) or computed tomography (CT) to detect abnormalities of the eye socket (orbit), skull, brain or spinal cord. Imaging may need to be done right away if doctors think an infection, an aneurysm, or a stroke is the cause of double vision.

In people with symptoms of Graves disease (such as bulging of the eyes, eye pain, watering, and an enlarged thyroid gland), thyroid tests (serum thyroxine [T4] and thyroid-stimulating hormone [TSH] levels) are done. Testing for myasthenia gravis and multiple sclerosis may be needed, particularly if double vision comes and goes.

Not all people require testing. Some cases of double vision clear up without treatment. If symptoms and examination findings suggest no serious cause, doctors may recommend that the person's eyes be checked regularly for a few weeks to see whether the vision clears up before they recommend any testing.


After Images

Color is light and colored objects absorb and reflect different wavelengths. Light & color are seen by the human eye because of the two types of photoreceptor cells - rods and cones - located in the retina of the eye. Rods are sensitive to light and dark cones are sensitive to red, green & blue light and responsible for color vision. These photoreceptors convey the color of light to our brain. (Learn more about rods and cones, at BiologyMad.com)

When our eyes are exposed to a hue for a prolonged period, the rods & cones become fatigued. You might notice this if you are reading something on colored paper, and then look away—you often see the inverse, or complement, of the image. This occurrence can be advantageous if you are seeking the opposite, or contrast, of a color. This may be dismaying to a viewer if presented with prolonged exposure to colored screens or reading materials.

Every color has an opposite, and although individual's perceptions do vary, the range of after images seen is consistent.

Take the After Image Test

Stare at this image for at least 20 seconds. When finished, click on the image or the link below to proceed to the next page.

Learn more about perceptual opposites. Continue the tutorial and view: After Images


Vaata videot: How She Makes a Ton Of Money From Foreclosures But Not The Way You Think (Detsember 2022).