Jak funguje vidění?

Synonyma v širším slova smyslu

Lékařské: vizuální vnímání, vizualizace

Podívej podívej

Angličtina: podívejte se, sledujte, podívejte se

úvod

Vidění je velmi složitý proces, který dosud nebyl podrobně objasněn. Světlo se předává jako informace v elektrické formě do mozku a podle toho se zpracovává.

Abychom porozuměli vizi, je třeba znát několik termínů, které jsou stručně vysvětleny níže:

  1. Co je světlo

  2. Co je to neuron?

  3. Co je vizuální cesta?

  4. Jaká jsou optická centra vidění?

Obrázek oční bulvy

  1. Oční nerv (optický nerv)
  2. Rohovka
  3. objektiv
  4. přední komora
  5. Ciliární sval
  6. Sklovitý
  7. Sítnice

Co je zrak

Vidění očima je vizuální vnímání světla a přenos do vizuálních center v mozku (CNS).
Následuje vyhodnocení vizuálních dojmů a možná následná reakce na něj.

Světlo spouští v oku na sítnici chemickou reakci, která vytváří specifický elektrický impuls, který se přenáší nervovými cestami do vyšších, tzv. Optických mozkových center. Na cestě tam, konkrétně již v sítnici, je elektrický podnět zpracováván a připravován pro vyšší střediska tak, aby mohli odpovídajícím způsobem zpracovat poskytnuté informace.

Kromě toho je třeba zahrnout psychologické důsledky, které vyplývají z toho, co je vidět. Poté, co se informace ve vizuální kůře mozku stala vědomou, probíhá analýza a interpretace. Je vytvořen fiktivní model představující vizuální dojem, pomocí kterého je koncentrace zaměřena na konkrétní podrobnosti toho, co je vidět. Interpretace do značné míry závisí na individuálním vývoji diváka. Zkušenosti a vzpomínky nedobrovolně ovlivňují tento proces, takže každý člověk si vytváří svůj „vlastní obraz“ z vizuálního vnímání.

Co je světlo

Světlo, které vnímáme, je elektromagnetické záření s vlnovou délkou v rozsahu 380 - 780 nanometrů (nm). Barvu určují různé vlnové délky světla v tomto spektru. Například červená barva je v rozmezí vlnových délek 650 - 750 nm, zelená v rozmezí 490 - 575 nm a modrá při 420 - 490 nm.

Při bližším pohledu lze také světlo rozdělit na malé částice, tzv. Fotony. Jedná se o nejmenší jednotky světla, které mohou vytvořit podnět pro oko. Aby byl stimul patrný, musí neuvěřitelný počet těchto fotonů samozřejmě vyvolat v oku stimul.

Co je to neuron?

A Neuron obecně označuje a Nervová buňka.
Nervové buňky mohou nabývat velmi odlišných funkcí. Hlavně jsou však vnímavé k informacím ve formě elektrických impulsů, které se mohou měnit v závislosti na typu nervové buňky a prostřednictvím buněčných procesů (Axons, Synapse) a poté je předejte jedné nebo mnohem častěji několika dalším nervovým buňkám.

Ilustrace nervových zakončení (synapse)

  1. Nervová zakončení (dentrite)
  2. Poselské látky, např. Dopamin
  3. ostatní nervové zakončení (axon)

Jaká je vizuální cesta

Tak jako Vizuální cesta spojení oko a mozek označované četnými nervovými procesy. Počínaje okem, začíná sietnicí a sedí v Zrakový nerv do mozku. v Corpus geniculatum laterale, poblíž thalamu (obě důležité mozkové struktury) dochází k přechodu na vizuální záření. To pak vyzařuje do zadního laloku (týlního laloku) mozku, kde jsou umístěna vizuální centra.

Jaká jsou optická centra vidění?

Optická centra vidění jsou oblasti v mozku, které hlavně zpracovávají informace přicházející z oka a zahajují vhodné reakce.

To zahrnuje zejména Vizuální kůrakterý se nachází v zadní části mozku. Lze ji rozdělit na primární a sekundární vizuální kůru. Zde je to, co je vidět, nejprve vědomě vnímáno, poté interpretováno a klasifikováno.

V mozkovém kmeni jsou také menší vizuální centra, která jsou zodpovědná za pohyby očí a oční reflexy. Nejsou jen důležité pro zdravý vizuální proces, ale také hrají důležitou roli při vyšetřování, například při určování, která část mozku nebo vizuální cesta je poškozena.

Vizuální vnímání v sítnici

Abychom to mohli vidět, světlo musí dosáhnout sítnice v zadní části oka. Nejprve prochází rohovkou, zornicí a čočkou, poté prochází sklivcem za čočkou a musí nejprve proniknout celou sítnicí, než se dostane na místa, kde může poprvé vyvolat účinek.

Rohovka a čočka jsou součástí (optického) refrakčního aparátu, který zajišťuje, že světlo je správně lomeno a že celý obraz je přesně reprodukován na sítnici. Jinak by objekty nebyly vnímány jasně. To je například případ krátkozrakosti nebo prozíravosti.
Žák je důležité ochranné zařízení, které reguluje dopad světla rozšiřováním nebo stahováním. Existují také léky, které tuto ochrannou funkci potlačují. To je nutné po operacích, například když musí být žák po určitou dobu imobilizován, aby bylo možné lépe propagovat proces hojení.

Jakmile světlo proniklo sítnicí, zasáhne buňky zvané tyče a kužely. Tyto buňky jsou citlivé na světlo.
Mají receptory („světelné senzory“), které jsou vázány na protein, přesněji na G protein, tzv. Transducin. Tento speciální G-protein se váže na jinou molekulu zvanou rodopsin.
Skládá se z části vitaminu A a části bílkovin, tzv. Opsinu. Lehká částice, která zasáhne takový rodopsin, změní svou chemickou strukturu narovnáním dříve zauzleného řetězce atomů uhlíku.
Tato jednoduchá změna chemické struktury rodopsinu nyní umožňuje interakci s transducinem. To také mění strukturu receptoru tak, že je aktivována enzymová kaskáda a dochází k zesílení signálu.
V oku to vede ke zvýšenému zápornému elektrickému náboji na buněčné membráně (hyperpolarizace), který je přenášen jako elektrický signál (přenos vidění).

Uvula buňky jsou umístěny v bodě nejostřejšího vidění, nazývaného také žlutý bod (macula lutea) nebo v odborných kruzích zvaných fovea centralis.
Existují 3 typy kuželů, které se liší tím, že reagují na světlo velmi specifického rozsahu vlnových délek. Existují modré, zelené a červené receptory.
To se týká rozsahu barev, který je pro nás viditelný. Ostatní barvy jsou hlavně výsledkem současné, ale odlišně silné aktivace těchto tří typů buněk. Genetické odchylky v plánu těchto receptorů mohou vést k různým slepicím barev.

Rod buňky se nachází převážně v pohraniční oblasti (periferii) kolem fovea centralis. Pruty nemají receptory pro různé barevné rozsahy. Ale jsou mnohem citlivější na světlo než kužely. Jejich úkolem je zlepšit kontrast a vidět ve tmě (noční vidění) nebo při slabém světle (soumrakové vidění).

Noční vidění

Můžete to vyzkoušet sami tím, že se pokusíte opravit malou a jen rozeznatelnou hvězdu v noci jasnou oblohou. Zjistíte, že hvězda je snazší vidět, když se podíváte kolem ní lehce

Stimulus přenos v sítnici

V Sítnice Za přenos světelného podnětu jsou zodpovědné hlavně 4 různé typy buněk.
Signál se přenáší nejen vertikálně (od vnějších sítnicových vrstev směrem k vnitřním sítnicovým vrstvám), ale také horizontálně. Horizontální a amakrinní buňky jsou zodpovědné za horizontální přenos a bipolární buňky pro vertikální přenos. Buňky se vzájemně ovlivňují, a tím mění původní signál, který byl iniciován kužely a pruty.

Gangliové buňky jsou umístěny v nejvnitřnější vrstvě nervových buněk v sítnici. Buněčné procesy ganglií se pak stahují na slepé místo, kde se stávají Oční nerv (optický nerv) zaostřete a nechte oko vstoupit do mozku.
Na slepé místo (jeden na každém oku), tj. na začátku zrakového nervu, pochopitelně neexistují žádné kužely a tyčinky a také neexistuje žádné vizuální vnímání. Mimochodem můžete snadno najít vlastní slepá místa:

Slepý bod

Držte jedno oko rukou (protože druhé oko by jinak kompenzovalo slepé místo druhého oka), upevněte oko, které není zakryté předmět (například hodiny na zdi) a nyní pomalu pohybujte nataženou rukou vodorovně doprava a doleva ve stejné úrovni očí se zvednutým palcem. Pokud jste všechno udělali správně a objektem jste opravdu opravili předmět, měli byste najít bod (trochu ke straně oka), kde zdánlivě zmizí palec. Toto je slepé místo.

Mimochodem: Není to jen světlo, které může generovat signály v uvula a prutech. Úder do oka nebo silné tření způsobí odpovídající elektrický impuls, podobný světlu. Každý, kdo si kdy promnul oči, si jistě všiml jasné vzory, které si pak myslíte, že vidíte.

Vizuální cesta a přenos do mozku

Poté, co se nervové procesy gangliových buněk spojily a vytvořily optický nerv (Nervus opticus), táhnou se společně skrz otvor v zadní stěně oční dutiny (Canalis opticus).
Za tím se dva optické nervy setkávají v optickém chiasmu. Jedna část nervu prochází (vlákna střední poloviny sítnice) na druhou stranu, druhá část nemění strany (vlákna laterální poloviny sítnice). To zajišťuje, že vizuální dojmy celé poloviny obličeje jsou přepnuty na druhou stranu mozku.
Než se vlákna v corpus geniculatum laterale, část thalamu, změní na jinou nervovou buňku, některá optická nervová vlákna se odbočí do hlubších reflexních center v mozkovém kmeni.
Vyšetření funkce reflexu oka může být proto velmi užitečné, pokud chcete lokalizovat poškozenou oblast na cestě z oka do mozku.
Za laterálním corpus geniculatum pak pokračuje přes nervové šňůry do primárního vizuálního kortexu, které jsou společně označovány jako vizuální záření.
Tam jsou vizuální impulsy vědomě vnímány poprvé. Dosud však nebyl proveden žádný výklad ani přiřazení. Primární vizuální kůra je uspořádána retinotopicky. To znamená, že velmi specifická oblast ve vizuální kůře odpovídá velmi specifickému umístění na sítnici.
Poloha nejostřejšího vidění (fovea centralis) je znázorněna na přibližně 4/5 primární vizuální kůry. Vlákna z primární vizuální kůry se táhnou hlavně do sekundární vizuální kůry, která je uspořádána jako podkova kolem primární vizuální kůry. Zde dochází k interpretaci toho, co je vnímáno. Získané informace jsou porovnány s informacemi z jiných oblastí mozku. Nervová vlákna běží ze sekundární vizuální kůry do prakticky všech oblastí mozku. A tak se postupně vytvoří celkový dojem z toho, co je vidět, ve kterém je zahrnuto mnoho dalších informací, jako je vzdálenost, pohyb a především přiřazení toho, o jaký typ objektu jde.

Kolem sekundárního vizuálního kortexu jsou další vizuální kortexová pole, která již nejsou retinotopicky uspořádána a nabývají velmi specifických funkcí. Například existují oblasti, které spojují to, co je vizuálně vnímáno s jazykem, připravují a vypočítávají odpovídající reakce těla (např. „Chytit míč!“) Nebo uložit, co se považuje za paměť.
Více informací o tomto tématu naleznete v části: Vizuální cesta

Způsob zobrazení vizuálního vnímání

V zásadě lze proces „vidět“ vidět a popsat z různých úhlů. Výše popsané hledisko se stalo z neurobiologického hlediska.

Dalším zajímavým úhlem je psychologické hledisko. Tím se vizuální proces rozdělí na 4 úrovně.

první část (Fyzikálně-chemická úroveň) a druhý krok (Fyzická úroveň) popisuje víceméně podobné vizuální vnímání v neurobiologickém kontextu.
Fyzikálně-chemická úroveň se více vztahuje k jednotlivým procesům a reakcím, které se odehrávají v buňce, a fyzická úroveň shrnuje tyto události jako celek a zvažuje průběh, interakci a výsledek všech jednotlivých procesů.

Třetí (psychická úroveň) se pokouší popsat percepční událost. To není tak snadné, protože nemůžete pochopit, co jste vizuálně zažili, a to energeticky ani prostorově.
Jinými slovy mozek „vymýšlí“ nový nápad. Myšlenka založená na tom, co je vizuálně vnímáno, existuje pouze ve vědomí osoby, která vizuálně prožila. Dosud nebylo možné vysvětlit takové vnímavé zkušenosti čistě fyzickými procesy, jako jsou elektrické mozkové vlny.
Z neurobiologického hlediska však lze předpokládat, že velká část percepčního zážitku se odehrává v primární vizuální kůře. Na čtvrtá fáze Poté dochází kognitivnímu zpracování vnímání. Nejjednodušší formou je znalost. To je důležitý rozdíl ve vnímání, protože zde dochází k počátečnímu přiřazení.

Na příkladu je třeba objasnit zpracování toho, co je vnímáno:
Předpokládejme, že se člověk dívá na obrázek. Nyní, když se obraz stal vědomým, začíná kognitivní zpracování. Kognitivní zpracování lze rozdělit do tří pracovních kroků. Nejprve je provedeno globální hodnocení.
Obrázek je analyzován a objekty jsou roztříděny (např. 2 lidé v popředí, pole v pozadí).
To zpočátku vytváří celkový dojem. Zároveň je to také proces učení. Protože prostřednictvím vizuální zkušenosti se získávají zkušenosti a viděným věcem jsou přiřazeny priority, které jsou založeny na vhodných kritériích (např. Důležitost, relevance pro řešení problémů atd.).
V případě nového, podobného vizuálního vnímání lze k těmto informacím přistupovat a zpracování může probíhat mnohem rychleji. Poté jde o podrobné vyhodnocení. Po obnovené a bližší prohlídce a skenování objektů na obrázku osoba pokračuje v analýze významných objektů (například rozpoznávání osob (dvojice), akce (držení sebe)).
Posledním krokem je propracované hodnocení. Takzvaný mentální model je vyvíjen podobně jako myšlenka, ale do níž nyní proudí také informace z jiných oblastí mozku, například vzpomínky na lidi rozpoznané na obrázku.
Protože kromě systému vizuálního vnímání působí na takový mentální model i mnoho dalších systémů, musí být hodnocení vnímáno jako velmi individuální.
Každý člověk bude hodnotit obraz jiným způsobem na základě zkušeností a procesů učení a podle toho se soustředí na určité detaily a potlačuje ostatní.
Zajímavým aspektem v tomto kontextu je moderní umění:
Představte si jednoduchý bílý obrázek s pouze červenou barvou barvy. Lze předpokládat, že stříkající barva bude jediným detailem, který upoutá pozornost všech diváků, bez ohledu na zkušenosti nebo procesy učení.
Interpretace je však ponechána volná. A pokud jde o otázku, zda se jedná o vyšší umění, určitě neexistuje obecná odpověď, která by se vztahovala na všechny diváky.

Rozdíly ve světě zvířat

Způsob vidění popsaný výše se týká vizuálního vnímání lidí.
Neurobiologicky se tato forma liší od vnímání u obratlovců a měkkýšů.
Hmyz a krabi mají naopak tzv. Složené oči. Skládají se z přibližně 5 000 individuálních očí (ommatidy), z nichž každé má vlastní senzorické buňky.
To znamená, že pozorovací úhel je mnohem větší, ale rozlišení obrazu je mnohem menší než rozlišení lidského oka.
Proto musí létající hmyz létat mnohem blíže k viděným předmětům (např. Dort na stole), aby je rozeznal a klasifikoval.
Vnímání barev je také odlišné. Včely mohou vnímat ultrafialové světlo, ale ne červené světlo. Chřestýši a vipery z jámy mají oko paprsků tepla (varhany), s nimiž vidí infračervené světlo (tepelné záření) jako tělesné teplo. To je pravděpodobně případ nočních motýlů.

související témata

Najdete zde také spoustu informací o souvisejících tématech:

  • Oftalmologie
  • oko
  • optická iluze
  • Astigmatismus
  • Astigmatismus dítě
  • Zánět rohovky
  • krátkozrakost
  • Vizuální cesta
  • Lasik
  • Adieho syndrom
  • Věštnost
  • Zánět zrakového nervu

Seznam všech témat souvisejících s oftalmologií, která jsme již publikovali, naleznete na adrese:

  • Oftalmologie A-Z