Informacije

Zakaj vidim obrnjeno sliko predmeta, ko zaprem oči?

Zakaj vidim obrnjeno sliko predmeta, ko zaprem oči?


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.

Če dolgo gledam v predmet in zaprem oči, ga sprva še vedno vidim z zaprtimi očmi. Toda slika, ki jo vidim z zaprtimi očmi, je obrnjena: temne barve so videti kot svetle, svetle pa kot temne. Zakaj je tako?


Mislim, da je to zaradi prilagajanja svetlobi. Palice, ki zaznavajo močno svetlobo, zmanjšajo njihov odziv. Toda ko se svetloba nenadoma umakne, palice, ki so prilagojene za zaznavanje močne svetlobe, ne morejo takoj zaznati šibke svetlobe.

Obstajata dve obliki prilagajanja - hitra in počasna. Hitri je odvisen od Ca²⁺ - zmanjšanje Ca povzroči povečanje cGMP, kar posledično depolarizira celico. Kalcij modulira ta proces tudi na druge načine. Ta članek nakazuje, da je počasna adpatacija posledica alosterične vezave cGMP na kompleks transducin-fosfodiesteraze, ki stabilizira to prehodno stanje in upočasni signalizacijo.

Prilagoditev se lahko zgodi tudi zaradi fotobeljenja rodopsina.

Ne vem kako slika "ostanki" nekaj časa v očeh. Verjamem, da je to zaradi asimetrične počasne prilagoditve svetlobe med različnimi prostorsko razporejenimi palicami (nekaterim palicam je potreben čas, da se ponovno prilagodijo zatemnjenim razmeram).

Podoben učinek lahko občutite tudi z barvnim vidom. Nekaj ​​časa gledate v zeleno, nato pa, ko vidite nekaj drugega, se zdi rdečkasto.


Zakaj vidim obrnjeno podobo predmeta, ko zaprem oči? - Biologija

Zgradba človeškega očesa

Naslednja shematična ilustracija prikazuje človeško oko in kako nastajajo slike na mrežnici.

Upoštevajte, da so slike obrnjene na glavo (obrnjene).

Pomembno vprašanje, ki ga je treba upoštevati: ali so človeški možgani vnaprej pripravljeni, da obrnejo obrnjeno sliko (tako da vidimo stvari neobrnjene) ali se možgani naučijo obrniti slike?

Kohler I, Eksperimenti z očali, Scientific American maja 1962

Risba mrežnice iz Hubel DH Oko, možgani in vid Znanstvenoameriška knjižnica str.38

Skozi difrakcijsko rešetko poglejte spodnje barvne črte. "Bela" linija je pravzaprav sestavljena iz treh barv: rdeče, zelene in modre. Odvisno od vašega računalniškega monitorja je lahko vsaka od primarnih barv sestavljena iz drugih barv. Na mojem monitorju je rdeča tako rdeče kot malo oranžna.

Ko se nasprotni barvi, kot sta rumena in modra, dodata skupaj, se združita v belo. Podobno, če odstranimo rumeno iz bele, je nastala barva modra. V naknadni sliki vztrajna izpostavljenost določeni barvi povzroči, da se mrežnica »utrudi« od te barve. Mrežnica nato odstrani to barvo. Ko odstranimo barvni dražljaj in je oko izpostavljeno beli svetlobi, se komplementarna barva zazna za kratek čas.

Odmaknite miško stran od slike in glejte v sredinsko piko. Še naprej gledajte v sredinsko piko in premaknite miško nazaj čez sliko.

Prilagodite kontrast v iluziji Lilac Chaser na približno 20% -30%. Pritrdite se na sredinski križ. Magenta lise bodo počasi izginile, zelena poslikava pa bo ostala.

Pozorno se osredotočite na ta videoposnetek približno 5 minut. Za razliko od učinka naknadne slike se vam ni treba osredotočati na določeno lokacijo. Vendar pa boste morda želeli pogledati središče filma za najboljši učinek.

Ko končate s filmom, si oglejte spodnje vzorce. Zgornji vzorec naj prikazuje rahlo zeleno in rdeče senčenje, spodnji vzorec pa rahlo modro in rumeno senčenje.

Za razliko od naknadnih slik naj bi barvno senčenje trajalo od nekaj minut do nekaj ur. Pri nekaterih ljudeh bo učinek trajal nekaj dni.

Spodnja stran ima lepo računalniško animacijo, ki deluje nekoliko bolje kot moj film, vendar kodira samo rdeče in zelene črte. http://lite.bu.edu/vision/applets/Color/McCollough/McCollough.html

Za več informacij o učinku McCollough glejte McCollough C, Barvna prilagoditev detektorjev robov v človeškem vidnem sistemu , znanost 149 str. 1115-1116 (1965)

O'Brien V, Kontrast z izboljšanjem konture, American Journal of Psychology 72 str. 299-300 (1959)

Cornsweet iluzijo lahko srečamo na medicinskih rentgenskih žarkih. Bela pika v prsih tega moškega je na prvi pogled videti zelo grozeča.

To sliko je povzročila guba kože (kar ni redkost pri starejših moških). Pokrivanje meje pike razkrije, da v resnici sploh ni kapljice.

Sorodna iluzija je učinek akvarela: območje med kvadratnimi okvirji se zdi, da ima bledo barvo, v resnici pa je belo.

Torej, zakaj obstaja iluzija Cornsweet?

Iz Zakaj vidimo, kaj počnemo Purves D, Lotto RB, Nundy S American Scientist 90(3):236-243 (2002)

Fechnerjeve barve in nevronsko kodiranje barv

Benhamovo kolo (znano tudi kot Benhamov vrh in Benhamov disk) je črno-bel disk, ki prikazuje barvne vzorce, ko se vrti s hitrostjo približno 4 vrtljajev na sekundo.

Upoštevajte, da bodo barve še vedno prikazane na črno-belem računalniškem monitorju.

Prav tako je mogoče posneti video vrtečega se diska s črno-belo video kamero in ga prikazati na črno-belem televizorju: barve bodo še vedno vidne.

Torej, zakaj obstajajo barvni vzorci?

Barvna konstantnost in Landova teorija Retinexa

Medtem ko je poskušal izpopolniti takojšnjo barvno fotografijo, je Edwin Land naredil izjemno odkritje. Sprva je delal s tremi enobarvnimi (črno-belimi) slikami, od katerih je vsaka predstavljala rdeče, zelene in modre dele ene barvne slike. Vsaka slika bi bila osvetljena z ustreznim barvnim filtrom pred kamero (rdeča, zelena ali modra). Vsak enobarvni diapozitiv je bil razvit, nato pa je bil vsak postavljen v projektor z ustreznim barvnim filtrom pred projektorjem. Nastala slika je bila sestavljena iz treh barv na skoraj enak način kot barvni TV in računalniški monitorji.

Nekega dne je nekdo podrl zeleni filter z zelenega projektorja, tako da se je "zelena" slika zdaj projicirala kot bela svetloba. Na Landovo presenečenje se v nastali podobi skoraj ni spremenilo. Land je eksperimentiral še naprej in odkril, da lahko ugasne modri projektor in še vedno vidi skoraj povsem normalno sliko. Ker je slika zdaj nastajala samo iz bele in rdeče svetlobe, je Land morda pričakoval, da bo videl le odtenke roza. Namesto tega je videl polnobarvno sliko.

Spodnja slika je sestavljena iz dveh različnih prepletenih slik. Nenavadne črte skeniranja so vsi odtenki rdeče: zvesto predstavljajo "rdečo" komponento slike. Črte enakomernega optičnega branja so vsi odtenki sive: nastanejo tako, da vzamemo "zeleno" komponento slike in pretvorimo zeleno v belo. Nastala kombinacija ni tako živa kot Landova prvotna predstavitev, vendar kaže več kot le odtenke roza.

Spodnja slika je narejena s šahovnico z izmeničnimi rdeče-sivimi kvadratki (podobno kot prava šahovnica). Rdeči kvadratki prikazujejo rdečo komponento barvne slike. Sivi kvadrati so narejeni tako, da se zelena komponenta slike spremeni v sivo.

To sliko je najbolje videti v zatemnjenem prostoru z povečano svetlostjo monitorja.

Barvna konstantnost predstavlja večji del barve na zgornjih slikah. Barvna konstantnost se nanaša na našo sposobnost, da vidimo "pravo" barvo predmeta ne glede na barvo svetleče svetlobe. Na primer, rumena banana, osvetljena z modro svetlobo, je še vedno videti rumena, čeprav je "barva" osvetljene banane zelena.

Oglejte si demonstracijo na http://lite.bu.edu/vision/applets/Color/Land/Land.html in nastavite vrednost »Rdeča komponenta na približno 50. Nenavadna banana na desni je videti zelena, vendar ista banana na levi je videti rumen. Kliknite gumb "Maska", da pokažete, da sta enake barve.

Razmerje med barvno konstantnostjo in rdeče-belim Land učinkom je v tem, da oko od barvne slike odšteje konstantno raven rdeče svetlobe, bela minus rdeča pa je enako zelena. Z mešanjem rdeče, bele, črne in zelene lahko oko ustvari bogastvo barv.

Pozorno poglejte črte, ki tvorijo barvne kvadratke na spodnji sliki.

Vsi kvadratki so enake barve (siva).

Beli M Nov učinek na zaznano lahkotnost Percepcija 8 str. 413-416 (1979)

V klasični Hermannovi mreži je mogoče opaziti madeže na križiščih rešetk, razen če se osredotočite neposredno na križišče.

Janos Geier je raziskal variacije na Hermannovi mreži.

Zgornjo sliko (in tisto na spodnji povezavi) je težko prepoznati, razen če lahko vidite okoliški zapiralni vzorec.

Pozorno si oglejte spodnjo sliko. Štirje krogi na levi so videti temni, štirje krogi na desni pa svetli.

Če natančno pogledate, boste videli, da so krogi enaki.

Animirano različico te iluzije najdete na http://www-psych.stanford.edu/

Za več informacij preberite Anderson BL, Winawer J Segmentacija slike in zaznavanje lahkotnosti Narava 434 str. 79-83 (2005)

Za več informacij o slepih pegah preberite Ramachandran VS, Gregory RL Zaznavno zapolnjevanje umetno povzročenih skotomov v človeškem vidu Narava 350 str. 699-702 (1991)

Gibanje lahko povzroči "slepoto". Oglejte si spodnjo sliko z rdeče-modrimi (ali rdeče-zelenimi) očali. Pozorno poglejte Mona Lisin nasmeh. Ko se barvni krogi vrtijo naokrog, njen obraz izgine, ostane le njen nasmeh (in delček nosu).

Ta iluzija je navdihnjena z iluzijo cheshire mačke Exploratorium.

V tej iluziji gibanje povzroči, da rumene pike nenadoma izginejo.

Michael Bach ima različico te demonstracije, ki vam omogoča prilagajanje barv.

Gibanje vas lahko zaslepi tudi pred drugimi vizualnimi spremembami.

Za več informacij o slepoti, ki jo povzroča gibanje, glejte Bonneh YS, Cooperman A, Sagi D, Slepota zaradi gibanja pri normalnih opazovalcih Narava 411 str. 798-801 (2001)

Imamo tudi časovno "slepo pego". Poskusite pogledati svoje oči v ogledalo. Poglejte najprej levo in nato desno oko: ali vidite, da se vaše oči premikajo? Ko se vaše oči premikajo, vaši možgani začasno prenehajo obdelovati vizualne informacije, tako da za kratek trenutek ne zaznate ničesar. Vaši možgani zapolnijo to majhno vrzel, tako da se tega nikoli ne zavedate.

Bolj dramatična iluzija, ki prikazuje, kako vaši možgani obdelujejo časovne informacije, je prikazana v učinku bliskovnega zamika.

(razlaga je od Gregoryja RL Vizualne iluzije, Scientific American november 1968)

Neckerjevo kocko je sredi 19. stoletja odkril švicarski kristalograf Louis Albert Necker pri pripravi tehničnih risb kristalov.

Anaglifi in nemogoče figure

Nemogoč trikotnik. Vsak kos je logično skladen, vendar je celotno figuro nemogoče zgraditi.

Tukaj je 3-D računalniška slika nemogočega trikotnika.

V središču belgijske vasi Ophoven je skulptura, ki prikazuje nemogoč trikotnik.

Kopija litografije M. C. Escherja Naraščajoče in padajoče (1960)

Andrew S. Lipson je ustvaril skulpturo Naraščajoče in padajoče z uporabo lego kock.

Ustvaril je tudi lego različico Escherjevega slapa

in "McWholles" je ustvaril video o delujočem slapu Escher, ki si ga lahko ogledate tukaj.

Spodnjo sliko je na številnih različnih spletnih mestih objavil nekdo, ki je imel preveč časa za igranje s Photoshopom.

Anaglif, ki prikazuje Empire State building iz http://www.jessemazer.com/3Dphotos.html

Avtorske pravice 1994 Jeffrey L. Cooper

Anaglif, ki prikazuje površino planeta Mars iz http://www.3dglasses.net/3dgallery/3Dmarsglry2.html

Povezave do več anaglifnih slik najdete na http://www.anachrome.com/wadir.htm

Spodnja slika prikazuje več 3D krivulj. Ko jih gledamo ločeno, se te krivulje združijo skupaj, ko pa jih gledamo skozi rdeče-modra (ali rdeče-zelena) očala, se 3D krivulje jasno ločijo v različne predmete. (To je testni vzorec za nekaj raziskav 3D medicinskega slikanja, ki jih izvajam.)

Anaglif nemogočega trikotnika.

    Slika, predmet in iluzija: odčitki iz Scientific American z uvodom Richarda Helda. W. H. Freeman (1974)


Sledenje žarkom in tanke leče

Slika 6. Svetlobni žarek skozi središče tanke leče se odkloni za zanemarljivo količino in se domneva, da izhaja vzporedno s svojo prvotno potjo (prikazano kot zasenčena črta).

Sledenje žarkom je tehnika določanja ali sledenja (trasiranja) poti, ki jih uberejo svetlobni žarki. Za žarke, ki prehajajo skozi snov, se za sledenje poti uporablja zakon loma. Tu uporabljamo sledenje žarkov, ki nam pomaga razumeti delovanje leč v situacijah, ki segajo od oblikovanja slik na filmu do povečave drobnega tiska do popravljanja kratkovidnosti. Medtem ko sledenje žarkov za zapletene leče, kot so tiste, ki jih najdemo v sofisticiranih fotoaparatih, lahko zahtevajo računalniške tehnike, obstaja niz preprostih pravil za sledenje žarkom skozi tanke leče.

A tanka leča je opredeljen kot tisti, katerega debelina omogoča lom žarkov, kot je prikazano na sliki 1, vendar ne dovoljuje lastnosti, kot so disperzija in aberacije. Idealna tanka leča ima dve lomljivi površini, vendar je leča dovolj tanka, da domneva, da se svetlobni žarki upognejo le enkrat. Tanka simetrična leča ima dve goriščni točki, eno na obeh straneh in obe na enaki razdalji od leče. (Glejte sliko 6.)

Druga pomembna značilnost tanke leče je, da se svetlobni žarki skozi njeno središče odklonijo za zanemarljivo količino, kot je prikazano na sliki 5.

Slika 6. Tanke leče imajo na obeh straneh enako goriščno razdaljo. (a) Vzporedni svetlobni žarki, ki vstopajo v konvergentno lečo z desnega križa v svojem žarišču na levi. (b) Zdi se, da vzporedni svetlobni žarki, ki vstopajo v divergentno lečo z desne, prihajajo iz goriščne točke na desni.

Tanka leča

Tanka leča je opredeljena kot tista, katere debelina omogoča, da se žarki lomijo, vendar ne dopušča lastnosti, kot so disperzija in aberacije.

Eksperiment odpelji domov: Obisk pri optiku

Poglejte skozi svoja očala (ali prijateljeva) nazaj in naprej in komentirajte, ali delujejo kot tanke leče.

S pomočjo papirja, svinčnika in ravnega roba lahko sledenje žarkov natančno opiše delovanje leče. Pravila za sledenje žarkov za tanke leče temeljijo na že obravnavanih ilustracijah:

  1. Žarek, ki vstopa v konvergentno lečo vzporedno z njeno osjo, gre skozi goriščno točko F leče na drugi strani. (Glej žarka 1 in 3 na sliki 1.)
  2. Zdi se, da žarek, ki vstopa v divergentno lečo vzporedno z njeno osjo, prihaja iz goriščne točke F. (Glej žarka 1 in 3 na sliki 2.)
  3. Žarek, ki gre skozi središče konvergentne ali divergentne leče, ne spremeni smeri. (Glej sliko 5 in glej žarek 2 na sliki 1 in sliki 2.)
  4. Žarek, ki vstopi v konvergentno lečo skozi njeno goriščno točko, izstopi vzporedno z njeno osjo. (Obrnjena stran žarkov 1 in 3 na sliki 1.)
  5. Žarek, ki vstopi v divergentno lečo tako, da se usmeri proti goriščni točki na nasprotni strani, izstopi vzporedno z osjo. (Obrnjena stran žarkov 1 in 3 na sliki 2.)

Pravila za sledenje žarkom

  1. Žarek, ki vstopa v konvergentno lečo vzporedno z njeno osjo, gre skozi goriščno točko F leče na drugi strani.
  2. Zdi se, da žarek, ki vstopa v divergentno lečo vzporedno z njeno osjo, prihaja iz goriščne točke F.
  3. Žarek, ki gre skozi središče konvergentne ali divergentne leče, ne spremeni smeri.
  4. Žarek, ki vstopi v konvergentno lečo skozi njeno goriščno točko, izstopi vzporedno z njeno osjo.
  5. Žarek, ki vstopi v divergentno lečo tako, da se usmeri proti goriščni točki na nasprotni strani, izstopi vzporedno z osjo.

Mehanski del

  1. osnova: Pomaga pri držanju različnih delov mikroskopa. Vsebuje tudi vir svetlobe.
  2. Roka v obliki črke C: Uporablja se za držanje mikroskopa. In ki povezuje okular z objektivom.
  3. Mehanska stopnja: Gre za togo platformo, na katero je nameščen primerek, ki ga je treba gledati. Na sredini ima odprtino, ki omogoča svetlobi, da doseže predmet od spodaj. Predmet na drsniku lahko premikate bodisi vstran ali naprej in nazaj s pomočjo pozicionirnih gumbov.

Zdaj razmislite o konveksnih ogledalih, nameščenih v vogalih, da pešcem ali voznikom omogočite, da vidijo za vogalom. Spet se lahko vprašamo: "Kje je žarišče?" In spet je odgovor: "povsod pred ogledalom". Glavna razlika med ravnim in konveksnim ogledalom je v tem, da vam bo ravno ogledalo pokazalo polje, ki je enako veliko kot vaše vidno polje brez prisotnega ogledala (vaš vidni frustum je enake velikosti, vendar obrnjen nazaj v prostoru), vendar konveksno zrcalo vam bo pokazalo širše polje (obzornik je večji, ker ogledalo zbira žarke, ki jih sicer ne bi videli, in jih pošilja v vaša zrkla). Zdaj, to je čudno! Kako lahko vidimo več, kot lahko vidimo? Če nam ravno zrcalo omogoča, da vidimo naše celotno vidno polje, kako nam lahko konveksno ogledalo pokaže več kot celotno vidno polje? In to s popačenjem slike. Stisne del, ki bi ga običajno videli, da bi naredil prostor za dodatno sliko. Kljub temu premikanje pred ogledalom ne bo razkrilo "črne luknje", kamor se ne pošiljajo odbiti žarki. Slika se oblikuje na vsaki točki pred ogledalom (čeprav je a drugačen slika za vsako točko).

Končno pridemo do konkavnega ogledala. Morda se zdi, da se zelo razlikuje od konveksnega ali ravnega ogledala, vendar ni. Pravzaprav deluje zelo podobno kot konveksno ogledalo. Upoštevajte, da vzporedni žarki, ki zadenejo ravno zrcalo, ob odboju ustvarijo vzporedne žarke, zato slika, ki jo tvori ravno zrcalo, ni popačena (razen 3D inverzije navzven, vendar je to druga tema). Konveksna zrcala odbijajo vzporedne žarke v razhajajoče se žarke, kar povzroča popačenje. In očitno je, da konkavna ogledala odbijajo vzporedne žarke v konvergirajoče žarke, kar ustvarja našo želeno žarišče.

Kaj torej vidimo, če nismo v središču pozornosti? No, odvisno kje smo! Če smo "pred" goriščno točko (kar pomeni, med žariščem in ogledalom), se žarki še vedno zbližujejo, zato bomo videli enako usmerjenost slike kot ravno ogledalo, vendar povečano, ker zbiramo svetlobne žarke s širšega področja. Vendar bo ta povečana slika le podmnožica polja, ki ga lahko odraža polna žlica.

Po drugi strani pa, če ste »za« žariščem, se bodo žarki približali žarišču in nato nadaljevali svojo veselo pot, razhajajoča se drug od drugega. V tej regiji je konkavno ogledalo deluje kot a konveksna ogledalo, z dodatnim preobratom smeri! Zato vam odmik žlice od vas omogoča, da vidite širše vidno polje, tako kot bi konveksno ogledalo. Zlasti žarki, ki se zbližajo na goriščno točko, se tam ne ustavijo samo zato, ker tam običajno postavimo senzor kamere. Še naprej gredo, se širijo in tvorijo a krčenje slika (zaradi njunega razhajanja), ki postaja vedno manjša, dlje kot greste od žlice. Toda dejstvo, da so se vsi zbližali na osrednji točki, pomeni, da se bodo na tej točki vsi križali in sliko obrnili naprej.


Zakaj vidim obrnjeno sliko predmeta, ko zaprem oči? - Biologija

Slike, resnične in virtualne

Resnične slike so tiste, kjer se svetloba dejansko konvergira, medtem ko so virtualne slike lokacije, od koder se zdi, da se je svetloba zbližala. Resnične slike se pojavijo, ko so predmeti postavljeni izven goriščne razdalje konvergentne leče ali zunaj goriščne razdalje konvergentnega zrcala. Resnična slika je prikazana spodaj. Sledenje žarkom poda položaj slik tako, da nariše en žarek pravokotno na lečo, ki mora iti skozi goriščno točko, in drugi žarek, ki gre skozi središče leče, ki ga leča ne upogne. Presečišče dveh žarkov daje položaj slike. (Lahko bi narisali tretji žarek, ki gre skozi goriščno točko na levi strani leče po prehodu skozi lečo, potoval bi vzporedno z osjo in bi sekal druga dva žarka v točki, kjer se ti žarki že sekata. Upoštevajte, da je prava slika obrnjena. (Slika se zgodi, da je večja od predmeta. To se zgodi, ker je predmet med f in 2f oddaljen od leče, če bi bila leča dlje od 2f, bi bila slika bližje leči kot 2f in bi bil manjši od predmeta.)

Položaj slike je mogoče najti z enačbo:

Tukaj sta razdalji od predmeta oziroma slike, merjeno od leče. Goriščna razdalja f je pozitiven za konveksno lečo. Pozitivna razdalja slike ustreza resnični podobi, tako kot v primeru ogledal. Vendar pa pri objektivu pozitivna razdalja slike pomeni, da se slika nahaja na nasprotni strani predmeta. (Tega si boste brez težav zapomnili, če boste o tem razmišljali na pravi način: prava podoba mora biti tam, kjer je svetloba, kar pomeni pred ogledala oz zadaj objektiv.)

Virtualne slike nastanejo z divergentnimi lečami ali s postavitvijo predmeta v goriščno razdaljo konvergentne leče. Vaja sledenja žarkom se ponovi za primer virtualne slike.

V tem primeru je virtualna slika pokončna in skrčena. Ista formula za razdalje slike in predmetov, uporabljena zgoraj, spet velja tukaj. Le v tem primeru je goriščna razdalja negativna, negativna pa bo tudi rešitev za razdaljo slike. Navidezne slike je mogoče ustvariti tudi s konvergentnimi lečami, ko je predmet postavljen znotraj goriščne razdalje. V tem primeru bo navidezna slika pokončna in povečana, saj bo dlje od leče kot predmet.


Najbolj neverjetna kamera na svetu: 5. del – Obrnjena mrežnica

Ko smo preučili nekatere izjemne oblikovne značilnosti človeškega očesa, si tukaj ogledamo lastnost, za katero se včasih trdi, da podpira evolucijo: obrnjeno mrežnico. Evolucionisti trdijo, da je to zaostal sistem, ki je posledica naključnih mutacij. Obrnjena mrežnica daleč od tega, da bi bila dokaz evolucije, je izjemno dobro načrtovana. Poleg tega nimajo vsa bitja obrnjene mrežnice. Namesto tega ima vsako bitje sistem vida, ki je dobro zasnovan za njegovo okolje.

Obrnjena mrežnica

Mrežnica je notranja zadnja površina očesa, na kateri se oblikuje slika in jo zaznajo svetlobne paličice in stožci. Presenetljivo je, da je mrežnica sestavljena iz desetih različnih plasti, od katerih vsaka opravlja določeno funkcijo. Veliko ljudi preseneča, da je fotoreceptorska plast (plast, ki vsebuje palice in stožce) blizu dna. Je deveta plast, druga najbolj oddaljena od zenice. Da bi torej svetloba dosegla palice in stožce, mora preiti skozi osem plasti celic! To zagotovo ne more biti oblikovna značilnost, ampak je preprosto posledica naključnih mutacij v procesu evolucije, kajne? Kateri oblikovalec bi blokiral svetlobne receptorje z osmimi plastmi celičnih strojev?

Poleg tega, ko palice in stožci zaznajo svetlobo, namesto da bi pošiljali signal navzdol in iz očesa, kot bi lahko pričakovali, namesto tega pošljejo signal navzgor v zgornje plasti. Te plasti zbirajo in obdelajo signale ter jih pošiljajo na naslednjo plast, dokler se končni signal ne prenese na plast živčnih vlaken blizu vrha. Ta živčna vlakna morajo nekako prenesti informacije v možgane. Tako posredujejo informacije bočno do mesta, kjer se vse poti zbližajo, nato pa se obrnejo navzdol, skozi luknjo v mrežnici in izstopijo iz očesa, pri čemer tvorijo vidni živec, ki se povezuje z možgani. Seveda ta majhna luknja nima palic ali stožcev, kar ustvari majhno slepo pego v našem vidnem polju – več o tem spodaj.

Kakšen čuden dizajn! Zakaj mora svetloba potovati skozi osem plasti celic, preden doseže palice in stožce? Na srečo so te celične plasti večinoma prozorne (razen nekaj tankih kapilar, ki prenašajo kri), tako da svetloba prehaja skozi njih. Kljub temu se majhen del te svetlobe neizogibno razprši. Zakaj ne bi fotoreceptorjev postavili na vrh in jih dali oddajati signale navzdol? Tako bi palice in stožci dobili najjasnejši signal in ne bi bilo slepe točke. Ali ne bi bil to veliko boljši dizajn?

Značilnost oblikovanja

Seveda je zgodovina znanosti polna evolucionistov, ki postavljajo neprijetne trditve na podlagi nevednosti: razglašajo različne vidike človeške anatomije za slabo zasnovane ali nefunkcionalne ostanke evolucije, ko zdaj vemo bolje. Stvari, kot so slepo črevo, hipofiza, ščitnica, tonzile in tako naprej, so nekoč veljale za neuporabne, vendar so dejansko dobro zasnovane za določen namen. In obrnjena mrežnica ni izjema. Da, Bog bi lahko naredil mrežnico drugače, s fotoreceptorji blizu zgornje plasti. In dejansko je to storil z nekaterimi organizmi, kot bomo videli spodaj. Toda obstaja razlog, zakaj je Gospod zasnoval obrnjeno mrežnico.

V prejšnjem članku smo videli, da palice in stožci vsebujejo kemikalije, ki zaznavajo svetlobo, kot je rodopsin. Te kemikalije se nujno uničijo, ko jih svetloba udari (s tem se začne proces signala). Toda sčasoma se napolnijo s pridobivanjem encimov, kot je mrežnica. In kje palice in stožci dobijo mrežnico? Dobijo ga iz pigmentnega epitelija mrežnice – najnižje plasti mrežnice, neposredno pod plastjo fotoreceptorjev.

Torej, da bi olajšali največjo hitrost regeneracije pigmenta, morajo biti palice in stožci v tesnem stiku s pigmentnim epitelijem. Toda pigmentni epitelij ni prozoren, je zelo temen. Zato mora lagati spodaj fotoreceptorskega sloja, da ne blokira vhodne svetlobe. Ker je temen, pigmentni epitelij absorbira vse fotone, ki pridejo mimo fotoreceptorske plasti, in preprečuje njihovo razpršitev. To izboljša našo ostrino vida. Ker mora pigmentni epitelij ležati neposredno pod fotoreceptorsko plastjo, druge plasti – ki so prozorne – ležijo zgoraj. Je značilnost oblikovanja.

Pigmentni epitelij zagotavlja tudi kisik in hranila paličicam in stožcem ter odstranjuje njihove odpadne produkte. Prav tako odstranjuje prekomerno toploto iz mrežnice (ki jo ustvarja svetloba) tako, da jo prenaša v s krvjo bogato žilnico spodaj. Poleg tega imajo palice in stožci izjemno visoko stopnjo presnove in hitro "izgorejo". Zamenjati jih je treba približno vsakih sedem dni in pigmentni epitelij je bistvenega pomena v tem procesu. Jasno je, da je namestitev fotoreceptorjev v neposreden stik s pigmentnim epitelijem mrežnice značilnost oblikovanja in tista, ki zahteva, da se plasti za obdelavo postavijo nad plast fotoreceptorja.

Poleg tega je obrnjena mrežnica funkcija, ki prihrani prostor. Fotoreceptorji morajo biti nameščeni na določeni razdalji od roženice in leče, da se oblikuje ustrezna slika. Zakaj ne bi nekaj tega prostora uporabili tako, da ga napolnite s prozornim celičnim vezjem? Te plasti obdelujejo signale, ki jih proizvajajo palice in stožci, in to počnejo brez dodatnega prostora. To je še posebej uporabno za bitja z majhnimi očmi.

Slepa pega

Ker je osem plasti pred plastmi fotoreceptorjev večinoma prozornih, je edina pomembna pomanjkljivost obrnjene mrežnice slepa pega, potrebna, da nevronska vlakna zapustijo zrklo. Toda to se izkaže za precej nepomembno. Pravzaprav, dokler ne preberejo o tej slepi pegi, se večina ljudi niti ne zaveda, da jo imajo. Za to sta dva razloga in oba sta posledica čudovitega načina oblikovanja očesa in možganov.

Slepa pega se nahaja približno 15 stopinj levo od vašega vidnega središča za levo oko in 15 stopinj v desno za desno oko.[1] Zaradi tega se informacije, ki manjkajo iz vsake slepe pege, zagotovijo iz drugega očesa. Torej ni slepe pege, ko sta obe očesi odprti in delujeta.

Obstaja pa še en razlog, zakaj slepe pege ne opazimo, tudi če je eno oko zaprto. Možgani uporabljajo vizualne informacije, ki obkrožajo slepo pego, in jih v bistvu »napolnijo«. Matematično se ta proces imenuje interpolacija. Vaši možgani to počnejo nenehno in samodejno, tako da ne zaznate nobene manjkajoče informacije. Vendar obstaja način, kako razkriti svojo slepo pego.

Zaprite desno oko in usmerite pogled na "O" v zgornjem prostoru. Zdaj se počasi premikajte proti zaslonu. Na določeni razdalji bo "X" izginil. Če želite to poskusiti z desnim očesom, zaprite levo oko in se osredotočite na »X«, medtem ko se premikate proti zaslonu ali stran od njega. Na določeni razdalji se zdi, da "O" izgine.

Obrnjene mrežnice

Prednost obrnjene mrežnice je, da se paličice in stožci lahko hitro zamenjajo in da se njihove fotoobčutljive kemikalije hitro regenerirajo. To je izjemno uporabno za bitja, kot smo mi, ki večino našega budnega časa preživijo pri dnevni svetlobi in ki živijo relativno dolgo. Toda Bog lahko svobodno uporablja druge načrte za druga bitja in jih ima. Glavonožci, kot so hobotnica, lignji, sipe in nautilusi, imajo obrnjene mrežnice. To pomeni, da so fotoreceptorji blizu zgornje plasti mrežnice, obdelava signala pa se izvaja v spodnjih plasteh. Verjetno zmanjšana osvetlitev pod vodo ne zahteva hitre regeneracije pigmenta, ki jo uživajo vretenčarji zaradi svoje obrnjene mrežnice. Poleg tega večina glavonožcev živi le eno do tri leta, zato mrežnice ni treba načrtovati, da bi trajala desetletja.

Vsekakor se zdi, da mrežnica glavonožcev dobro deluje za okolje, v katerem živijo. Toda vaša vizualna izkušnja bo verjetno boljša. Organizmi, za katere se domneva, da imajo najboljši vid – kot je orel –, imajo obrnjeno mrežnico. Večina znanstvenikov meni, da je hobotnica barvno slepa, saj ima samo en tip fotoreceptorjev.[2] To je še toliko bolj izjemno, ker lahko nekatere vrste hobotnic spremenijo barvo, da se zlijejo z okolico – barve, ki jih očitno ne vidijo! Druga razlika je v tem, da so fotoreceptorji hobotnice usmerjeni tako, da zaznavajo polarizacijo svetlobe, kar je zanimiva lastnost.

Hobotnica nima roženice. Ima pa skoraj sferično lečo. Za razliko od naše upogljive leče, leča hobotnice ne spremeni oblike. Namesto tega žival premakne lečo naprej (od) ali nazaj (proti) mrežnici, da bi prilagodila vid od blizu do daleč. To je podobno načinu, kako večina umetnih kamer izostri predmete.

Najvišja oblika laskanja

Torej imajo tako ljudje kot glavonožci oči, ki so dobro oblikovane za njihovo okolje. Obrnjena mrežnica ljudi in večine vretenčarjev je čudovit dizajn z mnogimi prednostmi pred obrnjeno mrežnico glavonožcev. Kljub temu so nekateri evolucionisti trdili, da noben inteligentni agent ne bi zasnoval tako zaostalega sistema. Gotovo jim je neprijetno izvedeti, da so ljudje načrtovali in izdelali tudi obrnjene slikovne sisteme. Dejansko ima večina snemalnikov, ki jih uporabljajo astronomi, vezje za obdelavo signalov nad (blokiranjem) fotoreceptorjev, tako kot obrnjena mrežnica.

Morda ste videli nekaj čudovitih podob planetov, zvezd, galaksij, meglic ali drugih vesoljskih pojavov. Če je bila slika posneta v zadnjih nekaj desetletjih, je bila verjetno z uporabo CCD (naprave za polnjenje). CCD je zelo podoben mrežnici. 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 obrnjeno mrežnice. 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.


Vrednotenje

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. Vključujejo

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.

Testiranje

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


Poglej si posnetek: Aram Asatryan - Mayr im Surb u bari Live Version (Januar 2023).