2 years ago
No comment

Sorry, this entry is only available in
Russian
На жаль, цей запис доступний тільки на
Russian.
К сожалению, эта запись доступна только на
Russian.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

С самых древних времен свет очаровывал человека и в то же время представлялся ему загадкой. Трудно перео­ценить значение в жизни человека ощущений, связанных со зрением. Сравнительно несложные расчеты показывают, что более 90 % информации о внешнем мире мы получаем через зрительный анализатор. По неперечислимому мно­гообразию деталей и оттенков, по своей красочности и пол­ноте зрительные ощущения несравненно богаче всех других.

Единственный ли это способ получать информацию о внешнем мире? Конечно, нет! Всем хорошо известно, сколь важны для человека слуховые ощущения, существенное значение принадлежит и другим видам чувствительности: кожной, обонятельной, вестибулярной и др. Вместе с тем утрата зрения очень затрудняет жизнь человека, делает ее порой невозможной без помощи окружающих. В многооб­разии представителей животного мира можно без труда найти таких, у которых основными каналами связи с внеш­ним миром являются другие афферентные системы: орга­ны боковой линии у рыб, эхолокация у летучих мышей, хеморецепция у насекомых и др. Однако в процессе эво­люции человека факторы, связанные со зрительными ощущениями, оказались биологически наиболее важными, что и обусловило совершенствование фоторецепции, т. е. способности к восприятиюсветовых раздражителей. В свою очередь высокая степень развития зрительной системы способствовала совершенствованию и высших нервных функций.

Зрительный анализатор — сложноорганизованная систе­ма. Когда говорят о зритель­ной системе, зрительном анали­заторе, понимают достаточно большую совокупность образо­ваний, выполняющих функции настроения светового изображе­ния на светочувствительных эле­ментах, трансформацию энергии электромагнитного излучения в нервное возбуждение, кодирова­ние и перекодирование инфор­мации о зрительном образе и его опознание. Такое многообра­зие и сложность функций осу­ществляется благодаря работе удивительнейших по своим свойствам отдельных структур анализатора. Иногда это такие свойства, которые не могут быть воспроизведены даже са­мыми совершенными техниче­скими устройствами.

На рисунке 2 показана в об­щих чертах схема строения зри­тельного анализатора человека. Благодаря свойствам свето­преломляющего аппарата глаза изображение рассматри­ваемого предмета фокусируется на сетчатую оболочку, со­держащую светочувствительные рецепторные элементы — специализированные клетки, палочки и колбочки. В этих структурах происходит трансформация специфической энергии внешнего раздражителя, т. е. электромагнитного излучения, в процесс нервного возбуждения, распростра­няющегося к зрительным центрам. Этот путь не прост. Да и сама сетчатая оболочка — структура очень сложная, по об этом немного позже.

Схема строения зрительного анализатора

Схема строения зрительного анализатора

Волокна зрительного нерва в полости черепа делятся примерно поровну, и одна часть переходит на противопо­ложную сторону. А далее их путь аналогичен — они про­ходят через структуры головного мозга, претерпевая мно­гочисленные переключения. Это происходит главным образом в среднем (четверохолмие) и промежуточном (на­ружное коленчатое тело) мозге, достигая в конечном итоге затылочной области коры, где расположены высшие зри­тельные центры.

Для обеспечения работы нервных аппаратов зритель­ного анализатора прежде всего необходимо создать изобра­жение рассматриваемого предмета на световоспринимающем слое, слое рецепторов. Органом, который обеспечивает фокусирование изображения, является глав. Это настолько своеобразный орган, что до сих пор не перестает удивлять исследователей ОБОИМИ исключительными свойствами. Да­же в настоящее время не могут быть созданы технические системы, в полной мере моделирующие только его опти­ческие свойства, не говоря уже о других его возможностях.

Строение глаза схематически представлено на рисун­ке 3. Подобно тому как в фотоаппарате получается изображение на светочувствитель­ной пленке, в глазу на так называемой сетчатой оболоч­ке формируются изображе­ния рассматриваемых пред­метов. Однако попадающие в глаз световые лучи, прежде чем они достигнут сетчатки, проходят через несколько преломляющих поверхностей: переднюю и заднюю поверх­ности роговой оболочки, вла­гу передней камеры, хруста­лик и стекловидное тело.

Строение глаза

Строение глаза

Для ясного видения предмета необходимо, чтобы лучи от всех его точек попадали на поверхность сетчатки, т. е. были здесь сфокусированы. Совершенно очевидно, что для обеспечения такого фокусирования при рассматривании разноудаленных предметов глаз должен обладать способ­ностью менять свою преломляющую силу. Таким механиз­мом является аккомодация (рис. 4). Сущность этого свой­ства заключается в том, что кривизна хрусталика может меняться в зависимости от степени растяжения капсулы, в которую он заключен. Связки между краем этой капсулы и так называемым ресничным телом находятся в натяну­том состоянии, и их натяжение передается капсуле, сжи­мающей и уплотняющей хрусталик. При сокращении рес­ничных мышц тяга связок ослабевает и хрусталик в силу своей эластичности принимает более выпуклую форму.

Механизм аккомодации

Механизм аккомодации

Способность к аккомодации обычно характеризуют объемом аккомодации, отражающим диапазон расстояний, на которых человек может фокусировать на сетчатке изо­бражение предметов. У глаза молодого человека с нормальным зрением этот диапазон простирается от 10 см (ближ­няя точка ясного видения) до бесконечности (дальняя точка ясного видения). Однако с возрастом эластичность хрусталика уменьшается, вследствие чего ближняя точка отодвигается. Это состояние называется старческой даль­нозоркостью, что не совсем правильно, или пресбиопией.

Для того чтобы возвратить человеку способность читать на удобных для него дистанциях (а таковой принято счи­тать расстояние около 30 см), люди начинают пользовать­ся очками с собирательными стеклами. В возрасте 42—45 лет это совершенно . нормальное явление. Стремление избежать ношения очков и связанное с этим перенапря­жение аккомодационного аппарата влекут за собой еще более существенное ухудшение зрения.

Вместе с тем ношение очков становится необходимым не только с возрастом, но к в результате врожденных осо­бенностей оптической системы глаза (так называемых ано­малий рефракции). Среди них различают близорукость, или миопию, и дальнозоркость, или гиперметропию. При близорукости параллельные лучи фокусируются перед сет­чаткой, поэтому такие люди четко видят только близко расположенные предметы, а для рассматривания отдален­ных объектов (т. е. в быту практически постоянно) должны пользоваться очками с рассеивающими стеклами, умень­шающими преломляющую силу оптической системы глаза и тем самым отодвигающими фокус к сетчатке. При даль­нозоркости параллельный пучок света фокусируется позади сетчатки, вследствие этого лица с такой особенностью зре­ния даже при помощи максимального аккомодационного усилия не могут сфокусировать на сетчатке изображения близко расположенных объектов. Удается четко видеть лишь удаленные объекты, да и то при известном напря­жении. Двояковыпуклые очки восстанавливают нормаль­ные взаимоотношения.

Вместе с тем далеко не безразлично, на какой участок сетчатки попадает изображение. Сетчатая оболочка по своей структуре, как это будет показано немного ниже, весьма неоднородна, и местом, приспособленным для рас­сматривания деталей предмета, является ее центральная часть (центральная ямка). Вот поэтому человек произволь­но и автоматически поворачивает свои глаза так, чтобы изображение рассматриваемого предмета или его деталей попадало именно на этот участок сетчатки. Аппаратом, обеспечивающим эту функцию фиксации изображения, являются глазные мышцы. Расположены они и функцио­нируют таким образом, что обеспечивают поворот глазного яблока в любом направлении и позволяют помещать на центральной ямке изображение любого предмета, находя­щегося или появляющегося в поле зрения.

При помощи специального приспособления были заре­гистрированы движения глазного яблока при рассматри­вании различных предметов. Данные одного из таких опы­тов представлены на рисунке 5. Не правда ли, несколько неожиданная получилась картина? Глаз «обводит» контуры объекта, задерживаясь и возвращаясь неоднократно к наи­более тонким его деталям.

Запись движений глаза...

Запись движений глаза…

Светоощущение. Ощущение света — это субъективный образ, возникающий в результате воздействия электромаг­нитных волн длиной от 390 до 720 им на рецепторные структуры зрительного анализатора. Из этого следует, что первым этапом в формировании светоощущения является трансформация энергии раздражителя в процесс нервного возбуждения. Это и происходит в сетчатой оболочке глаза, строение которой в схематическом виде представлено па рисунке 6.

Схема строения сетчатки

Схема строения сетчатки

Непосредственно светочувствительными элементами являются зрительные рецепторы — палочки и колбочки. Первые из них обладают высокой чувствительностью, но по способны к цветовосприятию, они обеспечивают зрение в сумерках. Вторые характеризуются низкой чувствительно­стью, работают только при высокой освещенности, но обе­спечивают цветовое зрение. Возникшее в рецепторах воз­буждение через биполярные и ганглиозные клетки по волокнам зрительного тракта попадает в центральную нервную систему. Горизонтальные и амакриновые клетки меняют взаимодействие между элементами сетчатки и обеспечивают тем самым ее перестройку в зависимости от характера падающих раздражителей. Кроме того, имеется слой пигментных клеток с отростками, которые заходят между рецепторами, что обеспечивает более благоприятные условия для работы светочувствительных элементов.

Колбочковая и палочковая световоспринимающие си­стемы, помимо различий по абсолютной чувствительности, имеют неодинаковую и спектральную чувствительность. Колбочковое зрение наиболее чувствительно к излучению с длиной волны 554 нм, а палочковое — 513 нм. Это, в част­ности, проявляется в изменении соотношения по яркости в дневное и сумеречное или ночное время. Например, днем в саду самыми яркими кажутся плоды, имеющие желтую, оранжевую или красноватую окраску, ночью же зеленые. Днем в поле выделяются яркие маки, по сравнению с которыми голубые васильки кажутся неприметными, После захода солнца в сумерках картина меняется.

Трансформация энергии электромагнитного излучения в процесс нервного возбуждения происходит в рецепторах. В наружных сегментах палочек имеется особый фоточув­ствительный пигмент родопсин, а во внутреннем — ядро и митохондрии, обеспечивающие энергетические процессы в рецепторной клетке. При действии электромагнитных волн видимой части спектра происходит расщепление молекулы родопсина, что обусловливает появление рецепторного по­тенциала, который запускает цепь взаимосвязанных про­цессов, приводящих в конечном итоге к возникновению в ганглиозных клетках распространяющегося нервного воз­буждения.

В темноте же идет восстановление, регенерация родоп­сина. В этих реакциях непосредственным участником явля­ется витамин А. Он в организме синтезироваться не может, мы его получаем только с пищей. Если концентрация данного вещества снижается, то зрение существенно ухуд­шается. Особенно это становится заметным в условиях пониженной освещенности — в сумерках, ночью. Такое состояние получило название гемералопии, или в просто­речье «куриной слепоты».

Чувствительность рецепторных элементов сетчатки приближается к теоретически возможному максимуму. Для возникновения зрительного ощущения достаточно, чтобы палочкой был поглощен 1—2 кванта света. Всегда ли нужна такая чрезвычайно высокая чувствительность? Конечно, нет. Ведь мы даже чаще бываем в хорошо осве­щенных помещениях, и, следовательно, рецепторы подвер­жены интенсивнейшей бомбардировке. Однако орган зре­ния позволяет нам видеть как в самых густых сумерках, так и при ярком солнечном освещении. Возможным это становится потому, что глаз обладает замечательным свой­ством — менять свою светочувствительность в зависимости от условий освещенности. -Это свойство получило название адаптации.

Освещенность в естественных условиях меняется на 6—9 порядков, примерно в таком же диапазоне соответ­ственно меняется и световая чувствительность. Это обе­спечивается несколькими механизмами. К ним относится изменение диаметра зрачка, который выполняет функцию, аналогичную диафрагме фотоаппарата. Как в зависимо­сти от условий освещенности фотограф пользуется пленками различной чувствительности, так и глаз имеет две такие «пленки»: одна предназначена для работы в сумер­ках — палочковая, вторая для высокой освещенности — колбочковая. Но в отличие от всех технических систем чувствительность каждой из них способна также менять­ся посредством изменения концентрации фотопигментов, благодаря функционированию пигментного эпителия. В ре­зультате перестройки взаимодействия между элементами сетчатки меняется чувствительность и зрительных цент­ров. В целом это и позволяет очень тонко приспосабливать наше зрение к условиям освещенности.

Удивительнейшую особенность в работе светоприемни­ков глаза заметил советский исследователь А. Л. Ярбус. Он создал оригинальное приспособление в виде располага­емой на роговице присоски с миниатюрной лампочкой. Естественно, эта присоска двигалась вместе с глазным яблоком, и потому изображение источника света всегда падало на одно и то же место сетчатки, на одни и те же рецепторы. При этом было замечено, что у человека ощу­щение света возникает только в момент включения и выключения лампочки, но, когда она горит постоянно, че­ловек не видит ее. Весьма своеобразный факт! Ведь мы привыкли непрерывно видеть предмет при его рассматри­вании. Оказалось, что рецепторы сетчатки работают по on-, off-типу, т. е. реагируют только на включение или вы­ключение светового раздражителя. Непрерывность же наших ощущений связана с тем, что глаз постоянно совер­шает микродвижения, благодаря которым изображения перемещаются по сетчатке, «включая» и «выключая» при этом всякий раз новые рецепторы.

Чувствительность различных, участков сетчатки к свету неодинакова. Установлено, что область центральной ямки, где палочки почти совсем отсутствуют, а находятся только колбочки, имеет самую низкую абсолютную чувствитель­ность. Участки сетчатки, отдаленные от центра на 10—12°, обладают самой высокой плотностью палочковых рецепторных элементов на единицу площади; это место от­личается самой высокой световой чувствительностью, кото­рая далее к периферии постепенно снижается. Эта особен­ность зрения наглядно проявляется при рассматривании слабо светящихся предметов в темноте (например, цифер­блат часов). Если смотреть на них прямо, то они не вид­ны, если же под углом 10—12°, то заметны достаточно отчетливо.

На сетчатке имеется еще одно своеобразное место, ко­торое совершенно лишено ре­цепторов и потому к свету нечувствительно. Это так на­зываемое слепое пятно, или диск зрительного нерва; здесь отростки ганглиозных клеток группируются в зрительный нерв. Слепое пятно в поле зрения расположено кнару­жи под углом в среднем около 15° и имеет угловые размеры около 1°. При обычной зри­тельной работе человек его не замечает, по в наличии та­кого участка легко убедиться при помощи широко извест­ного опыта Мариотта (рис. 7).

Опыт Мариотта

Опыт Мариотта

Цветоощущение. Окружающий нас мир трудно пере­числить в разнообразии цветовых оттенков, а между тем цвет — это также отражение в наших ощущениях такой физической характеристики, как спектральный состав из­лучения. Природа цвета впервые была объяснена англий­ским физиком И. Ньютоном. Именно ему впервые удалось, поместив призму перед отверстием в затемненной комнате, разложить «белый» свет на его составные семь частей. По­чему семь? Совершенно случайно. Под влиянием некоторых бытовых традиций он выбрал это число, хотя с таким же основанием можно было бы выделить 10, 15 и т. д.

Итак, цветоощущение есть субъективный образ спектра излучения, т. е. характеристики его частотных составляю­щих. Но как возникает цветоощущение? Этот вопрос вол­новал многие поколения исследователей, и история его особенно богата широко известными именами. Наш вели­кий соотечественник М. В. Ломоносов, немецкий поэт И. В. Гёте, английский физиолог Т. Юнг, немецкие физио­логи И. Мюллер, Г. Гельмгольц, Э. Геринг… И это очень неполный перечень. Однако, несмотря на гениальные до­гадки, лишь сравнительно недавно нам стал понятен меха­низм цветоощущения.

Рецепторами, обеспечивающими цветовосприятие, явля­ются колбочки. В сетчатке глаза человека выделено три типа колбочек, каждый из которых содержит специфиче­ский пигмент, отличающийся характерной чувствитель­ностью. Это эритролаб, имеющий максимум чувствительности в длинноволновой части спектра (красночувствительный); хлоролаб — в средней (зеленочувствительный) и цианолаб — в коротковолновой (синечувствительный).

Таким образом, глаз человека имеет три цветоприемни­ка (как, кстати, в цветном телевизоре), но каждый из них, являясь наиболее чувствительным к определенной длине волны, все-таки воспринимает излучение и других участков спектра. Вследствие этого при попадании на сетчатку лу­чей того или иного спектрального состава возникает строго определенное по интенсивности возбуждение каждого из цветоприемников, которое достигает зрительных центров и находит соответствующее субъективное выражение. Вот поэтому при наличии только трех цветоприемников воз­можно несравнимо большее количество субъективных ха­рактеристик (человек различает около 150 цветовых тонов).

А если у разных людей будут колбочки с неодинаковой спектральной чувствительностью? Или будет отсутство­вать какой-либо вид цветовоспринимающих рецепторов? Поймут ли такие люди друг друга при обозначении и опо­знании цветов? Опыт показывает, что далеко не всегда. Обнаружены особенности цветовосприятия у различных рас. Широко известны отклонения в цветовом зрении у не­которых людей. Их часто называют дальтониками, что не совсем верно. Термин «дальтонизм» связан с именем из­вестного английского физика и химика Д. Дальтона (1766—1844), страдавшего слепотой на красный и зеленый цвет. Правильнее говорить о выпадении или ослабле­нии одного или нескольких цветоприемников. Когда они сохранены полностью, то это обозначается как трихромазия, т. е. трехцветное зрение; когда какой-либо выпадает и остается только два — дихромазия (двухцветное зрение); соответственно при монохромазии (одноцветное зрение) функционирует только один цветоприемник; в случае пол­ной ахромазии (бесцветное зрение) колбочковый аппарат полностью не функционирует. Естественно, в каждой груп­пе имеется подразделение в зависимости от степени ослаб­ления того или иного цветоприемника.

Если палочки имеются практически на всех участках сетчатки (за исключением центральной ямки), хотя рас­пределены они неравномерно, то цветовоспринимающие рецепторы — колбочки — занимают более ограниченное пространство. Поэтому наше периферическое зрение бес­цветно.

Как уже отмечалось ранее, колбочки характеризуются низкой чувствительностью, поэтому в условиях понижен­ной освещенности, в сумерках, ночью, наше зрение стано­вится бесцветным. Отсюда поговорка: «В темноте все кошки серые».

Острота зрения. Достаточно хорошо понятно, что толь­ко свето- и цветоощущения явно недостаточно для воспри­ятия того или иного зрительного образа. Ведь всякий пред­мет можно представить как состоящий из определенного количества элементов, деталей, различающихся по форме и светотехническим характеристикам. Следовательно, для опознания этого предмета необходимо, чтобы орган зрения обеспечивал восприятие каждой из этих деталей или, го­воря другими словами, чтобы ощущения их не сливались. Эту способность глаза обозначили как остроту зрения, что означает тот наименьший угол, под которым две рассмат­риваемые точки различаются как отдельные. Таким обра­зом, есть некоторая аналогия между остротой зрения и раз­решающей способностью оптической системы, хотя пол­ностью отождествлять эти понятия нельзя.

Количественно острота зрения выражается величиной, обратной этому минимальному углу в минутах. Так, если у человека две точки не сливаются под углом, равным 1′, то говорят, что у него острота зрения 1,0; если же этот угол равен 10′ или 0,5′, то острота зрения равна соответственно 0,1 или 2,0.

Почему же у людей бывают разные значения этого по­казателя? Можно указать на два основных фактора, опре­деляющих величину остроты зрения. Во-первых, это со­стояние светопреломляющих сред глаза. Естественно, что если они окажутся неспособными сфокусировать изобра­жение на сетчатке или изменены размеры глазного ябло­ка, то это приведет к «размытости» деталей и ухудшению их различения. И во-вторых, это состояние сетчатки, точ­нее диаметр ее рецептивных полей. Для того чтобы две точки в нашем ощущении не сливались в одну, необходи­мо, чтобы, изображения от них падали на различные рецептивные поля и даже разделенные еще одним невоз­бужденным полем. В этом случае сигналы о возбуждении пойдут по различным каналам и будут восприняты раз­ными нейронами соответствующих центров, что и явля­ется непременным условием различения.

Вот поэтому, когда по тем или иным причинам меня­ется величина рецептивных полей, меняется и острота зрения. Наименьшие по размерам рецептивные поля на­ходятся в области центральной ямки сетчатки, которая и является участком, обеспечивающим самую высокую раз­решающую способность. К периферии размеры рецептив­ных полей резко возрастают, а острота зрения соответст­венно уменьшается. Данным обстоятельством и объясня­ется необходимость фиксирования изображения в области центральной ямки, только при этом возможно различение мелких деталей предмета. В сумерках в сетчатке глаза происходят изменения, приводящие к возрастанию пло­щади рецептивных полей, что и обусловливает снижение остроты зрения.

Восприятие глубины пространства. Мы хорошо знаем, что окружающие нас предметы трехмерны, поэтому, есте­ственно, возникает вопрос: как в условиях построения практически плоского оптического изображения на сетчат­ке у человека возникает ощущение глубины пространства?

Механизмы, которые обеспечивают это свойство наших ощущений, весьма сложны и неоднозначны при работе на разных расстояниях. На малых дистанциях (1—3—5 м и особенно ближе 1 м) основным является взаимодействие между правым и левым глазом, или, как это называют, би­нокулярное зрение. В отличие от многих других парных органов человеческого организма, в том числе и парных органов чувств, левый и правый глаз не просто дополняют друг друга, расширяя тем самым поле зрения, но во вза­имодействии дают новую качественную способность оцен­ки глубины пространства.

Если сравнить поля зрения правого и левого глаза, то обращает на себя внимание, что они на значительной пло­щади перекрывают одно другое. А если это так, то от од­ной точки пространства будут возникать изображения в правом и левом глазу. Но почему же при этом у нас возни­кает ощущение одной точки, а не двух? А теперь давайте проделаем такой опыт: глядя на какой-нибудь предмет, находящийся на расстоянии 2—4 м, пальцем руки слегка сместим глазное яблоко, при этом возникает двоение изображения. Уже из одного такого факта можно сделать вывод, что на сетчатках правого и левого глаза имеются участки, раздражение которых приводит к возникновению возбуждения в одних и тех же нейронах зрительных цент­ров. И этот вывод очень четко подтверждается самыми сложными экспериментами. Такие точки сетчатки были названы идентичными (или соответственными) в отличие от диспаратных точек, раздражение которых дает ощуще­ние двоения.

Для того чтобы изображения от одних и тех же точек объекта падали на идентичные участки сетчатки, человек, глядя на тот или иной предмет, подсознательно производит сведение или разведение зрительных осей (это называют соответственно конвергенцией и дивергенцией). В процес­се такого акта работает глазодвигательная мускулатура, по степени напряжения которой, а также по возникающе­му при этом незначительному и неощутимому двоению у человека и формируется восприятие глубины простран­ства.

При рассматривании предметов на близких расстояни­ях в оценке удаленности предмета или его деталей опре­деленное значение имеет и механизм аккомодации. Сущ­ность этого механизма заключается в том, что при «навод­ке глаза на резкость» принимают участие, как было показано выше, также определенные мышцы, по оценке степени напряжения которых у человека вырабатываются представления об удаленности предмета.

Вместе с тем каждый на основании своего индивиду­ального опыта хорошо знает, что при рассматривании изо­бражений на плоскости (фотографии, рисунки, кинофиль­мы, экран телевизора и т. д.), т. е. когда по существу нет глубины пространства, мы достаточно хорошо восприни­маем и степень удаленности предметов. В этом случае, рав­но как и при наблюдении за достаточно удаленными пред­метами, основное значение в оценке глубины пространства принадлежит другим механизмам, которые в полной мере могут быть осуществлены и при монокулярном зрении. Здесь основную роль играют величина изображения знако­мого предмета на сетчатке, заполненность пространства, соотношение между кажущимися размерами разноудален­ных предметов и т. п. Таким образом, все эти признаки формируются на основании индивидуального опыта каж­дого человека. И если такой опыт отсутствует, то оценка удаленности предмета становится затруднительной. Вот почему Луна и Солнце нам представляются одинаково удаленными, равно как и все звезды. Поэтому при рассмат­ривании незнакомых предметов в так называемом «пу­стом», пространстве оцепить расстояния до них становится невозможным.

Инерция зрения. От момента попадания световых лучей на сетчатку до возникновения у человека, ощущения света проходит определенный промежуток времени, еще более значительный — до опознания образа. Оказывается, что такой интервал достаточно велик. Еще в начале этого века путем остроумных психофизиологических экспери­ментов было показано, что при раздражителях средней ин­тенсивности (в 400 раз превышающей порог) у человека ощущение света возникает только спустя 0,1 с после его фактического действия, увеличиваясь до 0,25 с при умень­шении интенсивности раздражителя и несколько умень­шаясь при возрастании яркости.

Аналогично этому ощущение не прекращается с пре­кращением действия раздражителя, а сохраняется на про­тяжении иногда длительного промежутка времени, зани­мая порой несколько секунд и даже десятки секунд. Это явление получило название «последовательные образы», и оно хорошо знакомо практически каждому человеку. Если в поле вашего зрения попадает ярко горящая лампочка, молния, ярко освещенный предмет и т. п., то, отведя взгляд, вы еще некоторое время будете видеть их, хотя норой и с изменением цвета и фона. Этот феномен привлек пристальное внимание исследователей, его изучению было посвящено, очень большое количество работ, однако было и немало разочарований, так как данное явление крайне трудно оценивать объективно.

Учитывая такую инерционность в возникновении и исчезновении наших ощущений, попытаемся представить временное взаимоотношение между субъективными про­цессами я фактическим действием света в условиях пре­рывистого его воздействия. При сравнительно редких световых импульсах ощущение успевает исчезнуть до момента следующего фотостимула. Однако очевидно, что при возрастании частоты мельканий, т. е. уменьшении межимпульсного интервала, наступает такое состояние, ко­гда всякая последующая вспышка света подается еще на фоне ощущения, возникшего от предшествующей. В этом случае мы видим свет непрерывным, несмотря ниа то что объективно он мелькающий. Вот поэтому при частотах до 20—30 Гц мы различаем мелькания, а при больших — уже нет. Та минимальная частота, при которой наступает эффект «слияния» мельканий, получила название крити­ческой частоты слияния мельканий (КЧСМ).

Различные участки сетчатки обладают различной инер­ционностью и величиной КЧСМ. Так, наше центральное зрение более инертно по сравнению с периферическим. В этом легко убедиться, когда вы смотрите на экран теле­визора. Если ваш взгляд направлен непосредственно па экран, то вы отчетливо видите изображение, которое пред­ставляется вам постоянным. Но стоит отвести взор в сторо­ну на 25—45°, как станет заметна развертка, экран начнет мелькать, детали изображения при этом вы уже рассмот­реть не сможете.

На инерционности зрения основано кино. Как хорошо известно, при демонстрации фильма на экране с опреде­ленной частотой меняются изображения, однако ощущение человека при этом непрерывно. А если меняется располо­жение деталей в кадре (на определенные угловые разме­ры), то это приводит к возникновению ощущения движе­ния этих деталей.

Ощущение и опознание. Итак, наши зрительные ощу­щения весьма разнообразны. Но они элементарны, т. е. представляют собой отражение только светотехнических характеристик объекта, но не его самого. Однако на основе этих ощущений в результате совместной деятельности большого количества афферентных каналов формируется восприятие, т. е. осознание взаимоотношений между свой­ствами объекта. Конечным же этапом является формиро­вание представлений. Характерной чертой этого этапа является ведущая роль смысловой стороны восприятия, когда на первом месте находится существо объекта неза­висимо от вариантов его формы. Последнее получило обо­значение как инвариантное опознание образа.

У человека все эти процессы составляют единое целое, однако при некоторых заболеваниях ощущение не закан­чивается формированием представлений. Такой больной может детально охарактеризовать отдельные свойства предмета, но опознать и назвать его не может.

Как уже упоминалось, существенная роль в деятельно­сти зрительного анализатора принадлежит детекторам, благодаря свойствам и функционированию которых ста­новится возможным восприятие комплексных свойств раз­дражителей. Естественно, возникает вопрос; так сколько же должно быть таких детекторов, чтобы охватить все многообразие оптических раздражителей внешнего мира? Оказывается, сравнительно немного. Эксперименты пока­зывают, что на основе относительно малочисленного набо­ра признаков нейроны более высокого порядка (т. е. рас­положенные в высших отделах центральной нервной си­стемы) — ассоциативные нейроны — обеспечивают инвариантное опознание предмета. Посмотрите на рисунок 8. На нем вы без труда во всех знаках опознаете букву А. Это и есть проявление инвариантности опознания, т. е. независимости от формальных признаков.

Различные варианты написания буквы А

Различные варианты написания буквы А

Необычные зрительные ощущения. Создатель клас­сической физиологической оптики немецкий физиолог Г. Гельмгольц, внесший громадный вклад в понимание механизмов работы глаза, отмечал в «конструкции» и «техническом исполнении» этого органа много несо­вершенств. По его мнению, оптический прибор с дефекта­ми, которые можно обнаружить в глазу, был бы весьма не­надежным и мало пригодным к употреблению. Мы сейчас не можем разделить точку зрения этого выдающегося ис­следователя, так как знаем, что некоторые «дефекты» гла­за при более пристальном их изучении оказываются еще не всегда понятными нам совершенствами. И, конечно, нельзя забывать, что в наших зрительных ощущениях функционирование глаза — это только начальный этап, хотя и абсолютно необходимый, но все-таки и не единст­венный. Работа зрительных центров сводится не просто к восприятию изображения на сетчатке, которое, действи­тельно, далеко не всегда совершенно, а к формированию сложного специфического взаимодействия между отдель­ными структурами, субъективным эквивалентом которого и являются наши ощущения. В процессе индивидуального опыта человека идет непрерывная коррекция этих ощуще­ний, «сверка» их с реально существующим эталоном. Имен­но этот процесс и обеспечивает точность и совершенство нашего зрительного аппарата в целом.

Вместе с тем любой читатель может привести факты, когда наши зрительные ощущения не в полной мере со­ответствуют реальной действительности. Описан ряд явле­ний, при которых зрение «обманывает» нас, приводя иногда к. курьезным ситуациям, а порой и к весьма неже­лательным последствиям. Это так называемые энтоптические явления, миражи, гало, иллюзии и некоторые другие. Рассмотрим их в общих чертах.

Под энтоптическими явлениями понимают такие зри­тельные ощущения, возникновение которых либо вовсе не связано с действием лучистой энергии на сетчатку, либо является следствием своеобразных условий освещения сет­чатки. К первым из них относят так называемый собствен­ный свет сетчатки. Это явление знакомо почти всем. Когда вы находитесь в практически полностью затемненном по­мещении, то можете отметить появление зрительных обра­зов, чаще всего неоформленных. Описаны они впервые немецким естествоиспытателем и поэтом И. В. Гёте (1749—1832), а также чешским физиологом Я. Э. Пур­кинье (1787—1869). Отмечена зависимость такого рода ощущений от индивидуальных особенностей человека. Окончательной ясности о природе собственного света сет­чатки еще нет, однако имеются основания полагать, что это связано с процессами не столько в сетчатке, сколько в зрительных центрах.

К другого рода энтоптическим феноменам относятся явления, связанные с попаданием на сетчатку теней объ­ектов, имеющихся в самом глазу. Например, «летающие мушки», которые особенно отчетливо видны при ярком равномерном освещении (когда смотрят на голубое небо). Они обусловлены тенями различного рода помутнений в преломляющих средах глаза. При помощи специальных опытов можно увидеть тень от кровеносных сосудов сетчат­ки и даже, как полагают, от эритроцитов.

Явления иного рода по происхождению представляют собой миражи, которые послужили объектом и многочис­ленных описаний, и разнообразных исследований. Нередко они оказывались источником мистического страха или «всевышних знамений». Однако по своей сущности мира­жи — вполне реальные явления, а многие из них могут быть даже зарегистрированы объективно (например, сфо­тографированы). Как правило, под миражами понимают возникновение ощущений предметов, которых на самом деле нет или они находятся в другом месте. Отсюда и пред­ставление об их таинственности. Однако, как оказывается, в основе возникновения миражей лежат широко известные физические закономерности.

Одной из часто встречающихся причин возникновения миражей являются особенности атмосферной рефракции (преломления света) при соприкосновении теплого и холодного слоев воздуха. На рисунке 9 показано, как в усло­виях пустыни могут быть видны предметы. Над горячим песком находится нагретый воздух, выше которого распо­ложен слой более холодного. Хотя такие условия неустой­чивы, но встречаются нередко. Луч света из точки А про­ходит сквозь более холодный воздух непосредственно от вершины дерева к наблюдателю. В то же время луч, прохо­дящий через границу холодного и горячего воздуха, под­вергается преломлению, поэтому, когда он попадает в глаз наблюдателя, то кажется, что он исходит из точки А1отсю­да ощущение отражения от водной поверхности (так же­ланной жаждущими путниками пустыни). Но по мере при­ближения к этому зеркальному изображению оно, увы, естественно, исчезает. Аналогичные эффекты можно наблюдать в теплый, ясный день при спуске по асфальти­рованному шоссе. Свет от неба на некотором отдалении от наблюдателя преломляется над шоссе так, что кажется отражением от водной поверхности.

Схема хода лучей над нагретой поверхностью

Схема хода лучей над нагретой поверхностью

Над поверхностью воды можно наблюдать противопо­ложное явление (рис. 10). Непосредственно над водой не­редко слой воздуха более холодный, чем несколько выше. И в результате отдаленный корабль на море может ка­заться плавающим в небе. Возможно, что легенда о Лету­чем голландце и имела в своей основе реальные факты.

Схема хода лучей над охлажденной поверхностью

Схема хода лучей над охлажденной поверхностью

Всем людям практически знакомо интересное явление в виде разноцветных колец вокруг Солнца, Луны, фона­рей. Их обозначают как венцы или гало. Они связаны с физико-оптическими особенностями наблюдения. Гало являются результатом рассеяния света, возникающего при определенных условиях. Когда взвешенные в воздухе ча­стицы весьма малы, они рассеивают свет по всем направ­лениям. Когда же они велики по сравнению с длиной све­товой волны, то от них происходит отражение, как от твер­дых тел или от водяных капель. Между этими двумя крайними вариантами находятся частицы определенной величины, приблизительно равной длине волны. В соответ­ствии с законами физической оптики, если водяная капля, находящаяся в воздухе, вызывает какое-нибудь дифрак­ционное явление, сопровождающееся разложением цветов, то неизбежно должно образоваться гало. Гало особенно отчетливы, когда капли одинакового размера. При этом отдельные гало накладываются друг на друга, и яркости их складываются. Чем меньше размеры водяных капель, тем больше радиус гало.

Принципиально аналогичными по происхождению яв­ляются вертикальные «столбы» света, иногда возникающие от фонарей в зимний день. Они обусловлены специфиче­скими условиями отражения от частичек снежной пыли.

Все рассмотренные случаи характеризуются тем, что появление необычных зрительных ощущений обусловлено вполне определенными физическими причинами и даже могут быть подтверждены способами регистрации, измере­ний и т. п. Совершенно иными по происхождению явля­ются ощущения, которые чаще всего обозначают как ил­люзии. Посмотрите на рисунок 11. Вы обнаружите явное расхождение между вашими ощущениями и данными са­мого простого объективного измерения. На фрагменте А сторона треугольника dc нам явно кажется больше стороны abхотя, взяв линейку, вы убедитесь в их равенстве. Фраг­мент Б также демонстрирует, что наше представление о неравенстве отрезков а и б является ложным. На фрагмен­те В верхняя фигура по периметру и площади кажется не равной нижней, на самом деле при наложении фигуры совместятся. Проанализируем фрагмент Г. На нем каждая левая фигура кажется больше каждой правой, хотя все фигуры одинаковы. Иллюзии исчезает, если на этот рису­нок посмотреть с правой стороны так, чтобы взгляд сколь­зил по плоскости чертежа.

Несколько примеров зрительных иллюзий

Несколько примеров зрительных иллюзий

Перечень аналогичных примеров можно продолжить. В специальной литературе их приводится очень много. Однако разобраться в причинах возникающих ошибок не так просто. Можно утверждать, что иллюзии такого рода не обусловлены какими-либо дефектами проекции изобра­жения на сетчатке. В этом легко убедиться, если сравнива­емые отрезки изолировать от окружающих их деталей. Следовательно, эти детали оказываются далеко не безраз­личными в формировании наших ощущений об основном объекте. Создавая фон, на котором рассматривается дан­ный объект, они служат основанием для психологической коррекции наших ощущений. Индивидуальный опыт чело­века «подправляет» их до наиболее вероятных в нашей повседневной практике, хотя в некоторых частных случаях, о чем и свидетельствует рисунок, такая коррекция приво­дит к определенным ошибкам в наших суждениях о свой­ствах реальных предметов,

А теперь рассмотрим пример фигур-«перевертышей» (рис. 12 и 13). Не приходится сомневаться, что и в том и в другом случае изображение на сетчатке остается неизмен­ным; однако мы попеременно воспринимаем то один, то другой образ, Наиболее широко известен пример такого вида — это рисунок американского психолога Э. Дж. Бо­ринга «Неоднозначная теща». На нем мы воспринимаем то изображение прелестной молодой девушки, то лицо ужасной старухи, причем, когда воспринимается один объект, совершенно исчезает другой. Аналогичных приме­ров (специально созданных рисунков) довольно много. Иногда, хотя и не часто, они встречаются и в условиях реальной действительности.

Зрительное "перевертывание"...

Зрительное “перевертывание”…

Иллюзия "неоднозначная теща"

Иллюзия “неоднозначная теща”

В настоящее время очень трудно дать нейрофизиологи­ческое толкование природы данного явления. С психологи­ческой же точки зрения такое «перевертывание» есть следствие стремления нашего сознания любой зрительный образ идентифицировать с каким-либо известным нам объ­ектом. В рассмотренных примерах таких решений оказывается два. Однако в принципе возможно и большее коли­чество решений такой задачи. Вспомните, как одно и то же облако может вызвать различные ассоциации. А если вни­мательно всмотреться в какую-нибудь совершенно случай­ную кляксу неправильной формы… Обратите внимание на возникающие при этом ассоциации.

Стремление к упорядочению, формированию образа мо­жет иногда приводить к «конфликтам» в нашем сознании. Вот перед вами странные, необычные, или, как их называ­ют, невозможные, фигуры (рис. 14). Если бы наш зритель­ный анализатор формально воспринимал их, то это были бы заурядные образы. Но, как уже неоднократно отмеча­лось, наше зрительное восприятие заканчивается опозна­нием образа, т. е. идентификацией его с каким-либо известным из предшествующего опыта эталоном. В рас­сматриваемом случае такой эталон не находится, хотя от­дельные «узлы» этих фигур вполне реальны.

Невозможные фигуры

Невозможные фигуры

Все эти примеры являются достаточно хорошей иллю­страцией сложности процессов в зрительной системе по восприятию реальной действительности и исключитель­ной роли нашего индивидуального опыта в этой деятель­ности. Вот поэтому Ф. Энгельс в своей замечательной работе «Диалектика природы», анализируя философские взгляды Г. Гельмгольца, писал, что специальное устрой­ство человеческого глаза не является абсолютной грани­цей для человеческого познания; к нашему глазу присое­диняются не только еще другие чувства, но и деятельность нашего мышления.