Трехмерное зрение у человека

Трехмерное зрение у человека

Как известно, зрительный аппарат человека обрабатывает двухмерные пространства в трехмерные. То, что мы видим, можно распечатать на листе бумаге и никаких сложностей в понимании для нас не возникнет. Мы просматриваем видео, любуемся фотографиями в фотоальбоме, восхищаемся портретами в стиле реализма и можем понять, насколько объемно пространство за рамкой.

Неврологи установили, что в зрительной коре есть клетки, отвечающие только за реагирование на различия в положении изображения. Эти клетки называются бинокулярными нейронами и считаются ключевыми в восприятии трехмерного пространства. Нейроны имеют ограниченный диапазон возможностей и конец их формирования происходит еще в детстве – после этого люди оказываются в ограниченном восприятии мира.

Как работают глаза

Вид зрения, с помощью которого происходит такой эффект, называется «стереоскопическим». Такой вид имеет особенные характеристики, взаимосвязанные между собой.

Способность глаза к фокусировке

Зрение человека оптическое, а значит, не может видеть одинаково хорошо и дальнюю и ближнюю картину. Рассмотрим это на примере фотоаппарата: объектив выбирает, за какой участок «зацепиться» и в зависимости от этого подстраивает диафрагму объектива. Таким образом, в фокусе находится четкий объект, а лишнее игнорируется, становясь размытым. Возвращаясь к человеческому зрению, перефокусировка взгляда дает понять, в какой дистанции от нас находится объект. Важно заметить, что на эту опцию не нужно сразу два глаза – если закрыть один глаз рукой, второй с такой же точностью сделает всю работу.

Бинокулярное зрение

На сетчатку каждого глаза поступает картинка с немного разных ракурсов. Мозг обрабатывает эту информацию, за доли секунд проделывая огромные вычисления. На основе всего жизненного опыта строится трехмерная сетка, на которую накладывается считанное глазами изображение и получается конечный результат – 3D окружение. При рассмотрении объектов, удаленных на 10 метров, этот эффект становится почти незаметен.

Жизненный опыт

Большинство людей за время жизни привыкло к среднему размеру машин, зданий, деревьев, поэтому мозгу проще считать информацию. Зная это, можно оценить расстояние знакомого объекта и догадаться о размерах окружающей обстановки.

Перспектива, тени, освещенность.

Трехмерная сетка, о которой мы говорили ранее, имеет еще одну цель: показать перспективу прямых линий. А светотени, которые лежат на объекте в перспективной сетке, дополняют общую картину. По методу перспективы художники пишут картины и чертежники добиваются объемных фигур на плоском листе бумаги.

Близкие объекты закрывают дальние

Пожалуй, самое простое из списка. Нет ничего проще, чем закрыть рукой часть видимой стены и понять, что стена находится дальше руки, если она закрыта для глаза.

Существует зарядка для глаз с помощью стереокартинок. Это полезная игра, при которой снимается напряжение глазных мышц. Смысл в том, чтобы увидеть трехмерное изображение на плоскости с помощью фокусировки вглубь. Тогда изображение в обоих глазах сначала дублируется, а потом находятся новые точки, за которые цепляется глаз.

Уже многие века учёным известно, что два глаза – лучше, чем один. Римский врач Гален заметил, что изображения, получаемые из разных глаз, немного различаются, также как Леонардо да Винчи много веков спустя. Если открыть только один левый глаз, а затем только правый, можно увидеть, что изображение выглядит одинаково, но немного сдвигается.

В 1830 году английский учёный и изобретатель Чарльз Уинстон понял, почему различия между двумя изображениями позволяют мозгу создать ощущение глубины воспринимаемого глазом трехмерного пространства. Он даже разработал гениальное устройство, называемое стереоскопом, в которых две немного разных версии одного изображения, рассматриваемые вместе, превращаются в единую трехмерную графику.

Каким-то образом мозг объединяет эти изображения автоматически. Только в последние десятилетия учёные начали понимать, что в основе этого стереоскопического зрения, позволяющего человеку воспринимать трехмерное пространство, лежат нервные сигналы. Во многом также как различные типы клеток в языке реагируют на разные вкусы – горький, сладкий, солёный или кислый – так и разные клетки в глазу и мозге отвечают за восприятие одного типа сигналов, например горизонтального или вертикального. Чем дальше этот сигнал передвигается в мозг, тем сложнее он становится.

Неврологи нашли клетки в зрительной коре, части мозга, которая обрабатывает сигналы, поступающие из глаза, единственной задачей которых является реагирование на различия в положении изображения, передающегося от каждого глаза к мозгу. Эти клетки, называемые бинокулярными нейронами, считаются ключевыми в восприятии трехмерного пространства.

Читайте также:  Субъективные методы исследования их диагностическое значение

По словам лауреатов Нобелевской премии 1960-х годов исследователей Дэвида Хубеля и Торстена Визеля, мозг имеет ограниченный диапазон возможностей для развития бинокулярного зрения, в котором оба глаза используются вместе. Их исследования кошек и многие другие исследования, проведенные с тех пор, предполагают, что в случае, если развивающийся мозг не подвергается воздействию перекрывающих друг друга изображений из двух глаз (например вследствие косоглазия), то он не образует бинокулярные нейроны в зрительной коре мозга. Эти нейроны прекращают формироваться рано – в конце детства – после чего люди оказываются запертыми в двумерном мире. Однако они могут и не догадываться об этом в течение многих лет. Люди, страдающие нарушениями стереоскопического зрения, могут воспринимать многомерность пространства с помощью таких явлений как параллакс движения: например, когда человек едет на машине, объекты, находящиеся ближе всего к дороге движутся с большой скоростью, деревья вдоль шоссе движутся медленнее, а холмы на горизонте – почти не смещаются. Тот же эффект остаётся, если человек не едет, а просто двигает головой из стороны в сторону.

Недавно профессор оптометрии калифорнийского университета провел исследование, в ходе которого пять взрослых людей, выросших с нарушениями стереоскопического зрения, научились видеть трехмерное пространство в полном объеме. В ходе своего эксперимента профессор Леви обнаружил, что наилучшие результаты в восприятии стереоскопических изображений у его подопечных были подкреплены мономолекулярными сигналами, такими как относительные размеры и затемнение.

В отличие от большинства испытаний в клинических условиях, которые в первую очередь стремятся подтолкнуть пациента признать несоответствие изображений, поступающих от двух глаз, фильмы в формате 3D (использованные в испытании профессором Леви) активируют все виды раздражителей, обеспечивая глубину изображения всеми возможными способами. Когда ученый расположил монокулярные сигналы в тренировочных упражнениях, он получил хорошие результаты. 3D фильмы могут работать таким же способом. Разработчики трехмерных фильмов всё время думают о том, как подчеркнуть объёмность изображения, хоть и делают это только ради развлечения. Интуитивно, они используют монокулярные сигналы, на которые каждый день частично полагаются люди, страдающие стереослепотой. Кроме того, смотреть фильмы гораздо веселее, чем повторять однообразные скучные тесты в клинике, и человек без труда может сосредоточиться на несколько часов. Сейчас врачи делают всё возможное. Чтобы усовершенствовать свои методы лечения стереослепоты, основываясь на результатах этих исследований.

Бинокулярное зрение — это нормальный характер зрения человека, оно позволяет нам воспринимать окружающий мир объемным. Мы можем оценить величину и форму предмета, его рельеф, расстояние до объекта, их соотношение между собой. Стереоскопическое зрение — это одно из высших проявлений бинокулярности, позволяющее видеть трехмерно.

Бинокулярность позволяет нам сформировать видимые объекты в единый зрительный образ. Мы видим картинку левым и правым глазом отдельно.

В этой статье

  • Развитие стереоскопического зрения у ребенка
  • Косоглазие — причина потери стереоскопического зрения
  • Чем мешает отсутствие полноценного бинокулярного и стереоскопического зрения?

При нормальном зрении изображение попадает на одинаковые (корреспондирующие) участки сетчатки обоих глаз, а затем формируется в единое целое уже в коре головного мозга, что называется фузионным рефлексом. Это рефлекторный механизм бинокулярного зрения, отвечающий за слияние двух картинок в одну. При нарушении бинокулярности изображение проецируется на несовпадающие точки, вследствие чего мозг не может соединить их в одну. Возникает диплопия (двоение в глазах). В этом легко убедиться, если при взгляде на какой-либо предмет легонько надавить на нижнее или верхнее веко, в глазах сразу начнет двоиться.

Развитие стереоскопического зрения у ребенка

Ребенок в течение нескольких недель после рождения еще не в состоянии фиксировать взгляд на предмете, так как его глазные мышцы рассогласованы и не могут совершать синхронных движений. Из-за этого мы наблюдаем младенческое косоглазие. Характер зрения после рождения монокулярный — малыш видит только одним глазом, а затем монокулярный альтернирующий — то левым, то правым глазом. А вот к двум месяцам жизни должен сформироваться рефлекс фиксации предмета. В этот период световые возбуждения уже передаются в кору головного мозга, возникает связь между желтыми пятнами сетчатки и осуществляется слияние двух изображений в одно — срабатывает фузионный рефлекс, без которого невозможно стереоскопическое бинокулярное зрение. Помимо этого, при нормальном развитии должна появиться конвергенция (сведение зрительных осей для фиксации расположенных вблизи предметов). Это подтверждение того, что развивается аккомодация — способность глаз к видению на разных расстояниях.

Читайте также:  Таблетки для голосовых связок гомеовокс

В два-три месяца малыш активно осваивает ближнее пространство — важный этап для формирования бинокулярного зрения. В это время он еще не обладает зрением «стерео» и видит объекты только в двух измерениях — в ширину и высоту, а представление о глубине может получить только путем осязания. Так он получает первое представление об объемности предметов.
В 4-5 месяцев у ребенка происходит динамичное развитие хватательного рефлекса. Малыш определяет направление движения, но оценить расстояние ему еще трудно, как и объем: он пытается схватить рукой солнечные зайчики, блики от источников освещения, движущиеся тени.

После шести месяцев наступает этап активного освоения дальнего пространства, когда малыш начинает активно ползать. При этом ребенок уже лучше оценивает расстояние до объекта, к которому он направляется, наступает понимание того, что с края кровати можно упасть. Он способен дотянуться до разнообразных вещей, оценить их размер, рельеф. Это период бурного развития стереоскопического и в целом бинокулярного зрения. В это время необходимо давать ему для игр предметы разной формы, из различных материалов, наполнить детскую различными геометрическими игрушками: кубами, шарами, которые можно катать.

Исследуя различные по форме и материалу объекты, малыш формирует стереоскопическое зрение, свое представление об окружающем мире. Распространенная игра — катание мяча между взрослым и ребенком — отличный пример того, как он учится оценивать расстояние — один из важных признаков бинокулярного зрения. Полностью формирование стереозрения завершается примерно к восьми годам жизни.

Косоглазие — причина потери стереоскопического зрения

Косоглазие часто встречается у детей и свидетельствует о явном нарушении стереозрения. Профессор Р. Заксенвегер в результате многолетних наблюдений вывел два термина:

  • «стереоамавроз» — полное отсутствие стереоскопичности;
  • «стереоамблиопия» — неполноценное развитие стереоскопического зрения.

Возникновение у ребенка косоглазия разрушает его бинокулярное и стереоскопическое зрение. При этом нужно отметить, что восстановить стереозрение удается лишь у той части детей с содружественным косоглазием, при врожденном или рано появившемся недуге вернуть полноценное объемное видение не удается.
Восстановление стереоскопичности проводится на последнем этапе лечения косоглазия, когда развиты фузионные рефлексы и нормальное плоскостное бинокулярное зрение. При этом конечные результаты зависят от остроты видения обоих глаз, разницы между ними в диоптриях, угла косоглазия. Также на предел порога глубинного зрения влияют сроки возникновения косоглазия (важно, в какой стадии формирования находился зрительный процесс) и степень анизейконии — нарушения, при котром на сетчатках обоих глаз формируются разные по величине изображения. Если эта разница составляет более 5%, то качество глубинного зрения очень низкое.

Вот почему так важно внимательно наблюдать за процессом развития зрительного механизма ребенка, знать о том, что он должен уметь делать в определенный период жизни. Развившееся косоглазие, амблиопия могут привести к полной потере бинокулярного зрения, в том числе и стереофункции. Чаще всего этот недуг развивается в период до трех лет. К тому же как косоглазие может быть причиной амблиопии, так и наоборот, ее следствием. При амблиопии (синдром «ленивого глаза») ребенок наблюдает мир только при помощи одного глаза, имея монокулярность. Естественно, что объемное зрение при этом отсутствует. Эти патологии опасны также тем, что при запущенном состоянии функции бинокулярности могут полностью атрофироваться.

Чем мешает отсутствие полноценного бинокулярного и стереоскопического зрения?

Отсутствие стереозрения ограничивает возможность работы в очень многих сферах, а также грозит опасными последствиями и для сотрудника, и для окружающих. Вот несколько примеров тому.
Медицинский работник. Представьте хирурга, выполняющего полостную операцию. Если он не способен оценить величину органа, который он оперирует, а также расстояние до него? Стоматолога, который промахивается мимо зуба? При отсутствии нормального бинокулярного и тем более стереозрения в медицине запрещено работать в некоторых специальностях.

Читайте также:  У годовалого ребенка хрустят суставы

Спортсмен во многих дисциплинах. Как правило, почти во всех видах спорта требуется абсолютно идеальное стереоскопическое бинокулярное зрение. Спортсмену нужно постоянно оценивать расстояние и до других игроков, мяча, шайбы волана, высоту планки при прыжке, а также величину предметов, чтобы визуально оценить, на каком расстоянии они находятся. Не понадобится хорошая бинокулярность, например, в шахматах, в основном же результаты в спорте зависят от нее.

Водители различных видов транспорта, а также летчики, военные, проходят обязательную проверку бинокулярного зрения перед поступлением в военное училище и приемом на работу. Водитель, который не может оценить расстояние до других транспортных средств, — потенциальный источник опасности на дороге. Отсутствие стереофункции зрения мешает работать также еще во множестве других профессий: видеооператор, охотник, художник и др.

Родителям необходимо с самого рождения ребенка внимательно следить за развитием его зрительных функций. непроходящее младенческое косоглазие — уже повод срочно посетить офтальмолога. Кроме того, не стоит игнорировать обязательные проверки зрения на определенных этапах развития малыша: 1 месяц, 3 месяца, полгода и год. Врач обнаружит нарушения, если они присутствуют, и назначит соответствующую терапию или лечение. Таким образом, время не будет потеряно. Зачастую именно запущенные заболевания становятся причиной утраты зрительных функций.

Вход Регистрация Donate FAQ Правила Поиск

Трехмерное зрение: миф или реальность?

Тест на бинокулярное зрение

Проверил, тревога была ложной.

Наблюдал за своим котом в процессе птичьей ловли. Действительно, он старается сидеть неподвижно вплоть до момента прыжка. Крутить головой для него значило бы подать добыче сигнал «я тут». Непозволительная роскошь.

Да, кошка так точно не делает, она смотрит пристально в одном направлении, если заинтересуется.

Ещё вроде восприятию объёма помогает рассеяние света в атмосфере (на совсем глубоких сценах), когда далекие предметы видны в дымке с изменением их цвета (посинение или затуманивание). Но это, наверно, вообще ни к селу.

Последний раз редактировалось srm 16.02.2012, 18:22, всего редактировалось 3 раз(а).

Я имел ввиду, что одного глаза может быть достаточно для восприятия 3D картинки (может попробовать завязать кошке один глаз и посмотреть как она будет охотиться?). Вполне вероятно, что человек с завязанным глазом воспринимает 3D картинку потому что видит объект с разных ракурсов. Хотя, это лишь моя догадка, лучше у физиологов спросить — обладает ли человек подобными механизмами зрения.

Кроме того, часть информации о форме объекта может быть получена с одной камеры по изменению цвета объекта, положению и размеру теней.

Последний раз редактировалось Joker_vD 16.02.2012, 21:18, всего редактировалось 2 раз(а).

arseniiv
Делали. Делали и не такое — очки, которые вообще переворачивали/зеркалили и т.п. изображение. Ну и что бы вы думали? Через пару недель человек совершенно переставал это замечать.

— Чт фев 16, 2012 22:15:50 —

Последний раз редактировалось arseniiv 16.02.2012, 21:34, всего редактировалось 1 раз.

Так делают собаки.

Последний раз редактировалось KVV 17.02.2012, 04:06, всего редактировалось 2 раз(а).

Я например отчётливо вижу разницу в картинке одним и двумя глазами — при открывании второго глаза вижу как появляется объём. И это далеко не при идеальном зрении -5 (наблюдаю разницу ессно в очках). Если вы не лукавите и действительно этого не видите — то возможно у вас действительно какие-то проблемы. Можно кричать alarm, только поможет ли?

Вы не можете видеть обоими глазами одинаковую кртинку, т.к. глаза ваши (как и у других людей — надеюсь вы не циклоп?) разнесены в пространстве и по-любому видят окружающий мир немного под разным углом. Значит либо где-то по пути «замыкают» зрительные нервы, и стерео превращается в моно, либо ваш мозг неправильно обрабатывает поступающую информацию. Сомневаюсь, что это лечится.

Возможно дело в строении вашего лица: глаза очень близко посажены, само лицо плоское как блин, разница в углах зрения есть, но очень небольшая. Но думаю, такое вы бы и сами про себя знали, достаточно раз глянуть в зеркало.

Версию, что вы слепы на один глаз, я не рассматриваю.

Ссылка на основную публикацию
Трехглавая мышца относится к мышцам
Трехглавая мышца голени Смотреть что такое «Трехглавая мышца голени» в других словарях: мышца голени трехглавая — (m. triceps surae) состоит...
Третья неделя беременности что происходит с плодом
Первый месяц беременности (недели 0-4)> начинается с первого дня последней менструации и продолжается 4 недели. Оплодотворение происходит спустя около двух...
Третья неделя жизни новорожденного
Поздравляем с рождением малыша! Сейчас Вы испытываете целую гамму эмоций, ведь каждый Ваш день теперь полон невероятных открытий! Первый месяц...
Трехгранная кость кисти перелом
Механизм перелома Возрастная предрасположенность: молодые люди. После перелома ладьевидной кости, перелом трехгранной кости второй по частоте перелом костей запястья (13%)...
Adblock detector