Anatomie-Lexikon

Jak funguje vidění?

Synonyma v širším smyslu

Lékařské: vizuální vnímání, vizualizace

Podívej podívej

Anglicky: see, watch, look

úvod

Vidět 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, mělo by být známo několik termínů, které jsou stručně vysvětleny níže:

Co je světlo
Co je to neuron?
Co je vizuální cesta?
Co jsou optická centra vidění?

Obrázek oční bulvy

Optický nerv (optický nerv)
Rohovka
objektiv
přední komora
Ciliární sval
Sklovitý
Sítnice

Co je zrak

Vidění očima je vizuální vnímání světla a přenos do zrakových center v mozku (CNS).
Poté následuje posouzení vizuálních dojmů a případná následná reakce na ně.

Světlo spouští chemickou reakci v oku na sítnici, která vytváří specifický elektrický impuls, který se přenáší prostřednictvím nervových traktů do vyšších, takzvaných optických center mozku. Cestou tam, konkrétně již v sítnici, se elektrický stimul zpracovává a připravuje pro vyšší centra takovým způsobem, aby mohli odpovídajícím způsobem zacházet s poskytnutými informacemi.

Kromě toho musíte zahrnout psychologické důsledky, které vyplývají z toho, co vidíte. Poté, co se informace ve zrakové kůře mozku stanou při vědomí, proběhne analýza a interpretace. Je vytvořen fiktivní model, který představuje vizuální dojem, pomocí kterého je koncentrace zaměřena na konkrétní detaily viděného. Interpretace silně závisí na individuálním vývoji diváka. Zkušenosti a vzpomínky nedobrovolně ovlivňují tento proces, takže každý člověk vytváří svůj „vlastní obraz“ z vizuálního vnímání.

Co je světlo

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

Při bližším pohledu lze světlo také rozložit na malé částice, tzv. Fotony. Jedná se o nejmenší jednotky světla, které mohou vytvořit stimul pro oko. Aby byl stimul patrný, musí neuvěřitelné množství těchto fotonů spustit stimul v oku.

Co je to neuron?

A Neuron obecně označuje a Nervová buňka.
Nervové buňky mohou mít velmi odlišné funkce. Hlavně jsou však vnímaví k informacím ve formě elektrických impulsů, které se mohou měnit v závislosti na typu nervové buňky a prostřednictvím buněčných procesů (Axony, Synapse) poté jej předejte jedné nebo mnohem častěji několika dalším nervovým buňkám.

Ilustrace nervových zakončení (synapse)

Nervová zakončení (dentrit)
Messengerové látky, např. Dopamin
jiné nervové zakončení (axon)

Co je vizuální cesta

Tak jako Vizuální cesta spojení oko a mozek označeno četnými nervovými procesy. Počínaje okem začíná sítnicí a sedí v Zrakový nerv do mozku. v Corpus geniculatum lateralepoblíž thalamu (obou důležitých struktur mozku) pak dochází k přechodu na vizuální záření. To pak vyzařuje do zadních laloků (okcipitálních laloků) mozku, kde jsou umístěna vizuální centra.

Co jsou optická centra vidění?

Optická centra vidění jsou oblasti v mozku, které zpracovávají hlavně informace pocházející z oka a vyvolávají příslušné reakce.

To zahrnuje zejména Vizuální kůranachází se v zadní části mozku. Lze jej 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 důležité pouze pro zdravé vidění, ale také hrají důležitou roli při vyšetřování, například při určování, která část mozku nebo zraková dráha jsou poškozeny.

Vizuální vnímání v sítnici

Abychom viděli, musí se světlo dostat do sítnice v zadní části oka. Nejprve propadne 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 správné lámání světla a přesnou reprodukci celého obrazu na sítnici. Jinak by objekty nebyly vnímány jasně. To je například případ krátkozrakosti nebo dalekozrakosti.
Žák je důležité ochranné zařízení, které reguluje dopad světla rozpínáním nebo smršťováním. Existují také léky, které tuto ochrannou funkci potlačují. To je nutné například po operacích, kdy je třeba žáka nějakou dobu znehybnit, aby bylo možné lépe podporovat proces hojení.

Jakmile světlo pronikne do sítnice, zasáhne buňky zvané tyčinky a čípky. Tyto buňky jsou citlivé na světlo.
Mají receptory („světelné senzory“), které jsou vázány na protein, přesněji na G protein, takzvaný transducin. Tento speciální G-protein je vázán na další molekulu zvanou rhodopsin.
Skládá se z části vitaminu A a bílkovinné části, tzv. Opsinu. Světelná částice, která zasáhne takový rhodopsin, změní svou chemickou strukturu narovnáním dříve zauzleného řetězce atomů uhlíku.
Tato jednoduchá změna v chemické struktuře rhodopsinu nyní umožňuje interakci s transducinem. Tím se také změní struktura receptoru takovým způsobem, že se aktivuje enzymová kaskáda a dojde k zesílení signálu.
V oku to vede ke zvýšenému negativnímu elektrickému náboji na buněčné membráně (hyperpolarizace), který se přenáší jako elektrický signál (přenos vidění).

The 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 pokrývá barevnou škálu, která je pro nás viditelná. Ostatní barvy vyplývají hlavně ze současné, ale odlišně silné aktivace těchto tří typů buněk. Genetické odchylky v plánu těchto receptorů mohou vést k různým barevným slepotám.

The Rodové 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 osvětlení (soumrak).

Noční vidění

Můžete to vyzkoušet sami a pokusit se opravit malou a právě rozpoznatelnou hvězdu v noci, když je jasná obloha. Zjistíte, že hvězdu je lépe vidět, pokud se na ni budete dívat lehce

Přenos stimulů v sítnici

V Sítnice Za přenos světelného stimulu jsou zodpovědné hlavně 4 různé typy buněk.
Signál se přenáší nejen svisle (z vnějších vrstev sítnice směrem k vnitřním vrstvám sítnice), ale také vodorovně. Horizontální a amakrinní buňky jsou zodpovědné za horizontální přenos a bipolární buňky za vertikální přenos. Buňky se navzájem ovlivňují a tím mění původní signál, který byl iniciován kužely a tyčemi.

Gangliové buňky se nacházejí v nejvnitřnější vrstvě nervových buněk v sítnici. Buněčné procesy ganglií se pak táhnou do slepého bodu, kde se stávají Optický nerv (optický nerv) zaostřete a nechte oko vstoupit do mozku.
Na slepé místo (jeden na každém oku), tj. na začátku zrakového nervu, nejsou pochopitelně žádné čípky a tyčinky a není zde ani vizuální vnímání. Mimochodem, snadno najdete svá slepá místa:

Slepý bod

Zakryjte jedno oko rukou (protože druhé oko by jinak kompenzovalo slepou skvrnu druhého oka), zafixujte oko, které není zakryté předmět (například hodiny na zdi) a nyní pomalu pohybujte volnou nataženou paží vodorovně doprava a doleva ve stejné úrovni očí se zvednutým palcem. Pokud jste udělali všechno správně a opravdu jste fixovali předmět svým okem, měli byste najít bod (trochu po straně oka), kde se zdá, že zvednutý palec zmizí. Toto je mrtvé místo.

Další informace k tomuto:

Slepé místo
Otestujte si svůj mrtvý bod

Mimochodem: Není to jen světlo, které může generovat signály v uvule a tyčích. Úder do oka nebo silné tření spustí odpovídající elektrický impuls, podobný světlu. Každý, kdo si někdy promnul oči, si jistě všiml jasných vzorů, které si pak myslí, že vidí.

Vizuální cesta a přenos do mozku

Poté, co se nervové procesy gangliových buněk spojily a vytvořily optický nerv (Nervus opticus), protáhnou se otvorem v zadní stěně očního důlku (Canalis opticus).
Za ním se dva optické nervy setkávají v optickém chiasmu. Jedna část nervu prochází (vlákna střední poloviny sítnice) na druhou stranu, druhá část nemění strany (vlákna boční poloviny sítnice). Tím je zajištěno, že vizuální dojmy z úplné poloviny obličeje jsou přepnuty na druhou stranu mozku.
Před tím, než jsou vlákna v corpus geniculatum laterale, části thalamu, přepnuta na jinou nervovou buňku, některá vlákna optického nervu odbočují do hlubších reflexních center v mozkovém kmeni.
Vyšetření funkce reflexu oka proto může být velmi užitečné, pokud chcete lokalizovat poškozenou oblast na cestě z oka do mozku.
Za corpus geniculatum laterale pak pokračuje nervovými šňůrami do primární zrakové kůry, které se souhrnně označují jako vizuální záření.
To je místo, kde jsou vizuální podněty poprvé vědomě vnímány. Stále však neexistuje žádný výklad ani přiřazení. Primární zraková kůra je uspořádána retinotopicky. To znamená, že velmi specifická oblast ve zrakové kůře odpovídá velmi specifickému umístění na sítnici.
Místo nejostřejšího vidění (fovea centralis) je zastoupeno asi na 4/5 primární zrakové kůry. Vlákna z primární zrakové kůry táhnou hlavně do sekundární zrakové kůry, která je rozložena jako podkova kolem primární zrakové kůry. Zde konečně dochází k interpretaci toho, co bylo vnímáno. Získané informace jsou porovnány s informacemi z jiných oblastí mozku. Nervová vlákna probíhají ze sekundární zrakové kůry prakticky do všech oblastí mozku. A tak se postupně vytváří celkový dojem z viděného, do kterého je začleněno mnoho dalších informací, jako je vzdálenost, pohyb a především přiřazení toho, o jaký typ objektu se jedná.

Kolem sekundární zrakové kůry jsou další pole zrakové kůry, která již nejsou retinotopicky řazena a přebírají velmi specifické funkce. Například existují oblasti, které kombinují to, co je vizuálně vnímáno s jazykem, připravují a vypočítávají odpovídající reakce těla (např. „Chyťte míč!“) Nebo uložte to, co je vnímáno jako paměť.
Další informace o tomto tématu najdete v části: Vizuální cesta

Způsob prohlížení vizuálního vnímání

Na proces „vidění“ lze v zásadě pohlížet a popsat jej z různých perspektiv. Výše popsané hledisko se stalo z neurobiologického hlediska.

Dalším zajímavým hlediskem je psychologické hledisko. To rozděluje vizuální proces do 4 úrovní.

The první etapa (Fyzikálně-chemická úroveň) a druhý krok (Fyzická úroveň) popisuje víceméně podobné vizuální vnímání v neurobiologickém kontextu.
Fyzikálně-chemická úroveň souvisí spíše s jednotlivými procesy a reakcemi, které probíhají v buňce, a fyzikální úroveň shrnuje tyto události jako celek a bere v úvahu průběh, interakci a výsledek všech jednotlivých procesů.

Třetí (psychická úroveň) se snaží popsat percepční událost. To není tak snadné do té míry, že člověk nedokáže uchopit to, co je vizuálně prožité, ani energeticky, ani prostorově.
Jinými slovy, mozek „vymýšlí“ nový nápad. Myšlenka založená na tom, co je vizuálně vnímáno, existuje pouze ve vědomí osoby, která vizuálně zažila. Doposud nebylo možné vysvětlit takové vjemové zážitky s čistě fyzickými procesy, jako jsou elektrické mozkové vlny.
Z neurobiologického hlediska však lze předpokládat, že velká část vnímání se odehrává v primární zrakové kůře. Na čtvrtá fáze pak probíhá kognitivní zpracování vnímání. Nejjednodušší formou jsou znalosti. To je důležitý rozdíl ve vnímání, protože právě zde dochází k počátečnímu přiřazení.

Na příkladu bude objasněno zpracování vnímaného na této úrovni:
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 třeba provést globální hodnocení.
Obraz je analyzován a objekty jsou kategorizovány (např. 2 lidé v popředí, pole v pozadí).
To zpočátku vytváří celkový dojem. Zároveň se jedná také o proces učení. Protože vizuálním zážitkem se získávají zkušenosti a viděným věcem se přiřazují priority, které jsou založeny na vhodných kritériích (např. Důležitost, relevance pro řešení problémů atd.).
V případě nového podobného vizuálního vnímání lze tyto informace použít a zpracování může probíhat mnohem rychleji. Poté jde k podrobnému vyhodnocení. Po obnovené a bližší prohlídce a skenování objektů na obrázku osoba pokračuje v analýze hlavních objektů (například rozpoznání osoby (dvojice), akce (vzájemné držení)).
Posledním krokem je podrobné hodnocení. Vyvíjí se takzvaný mentální model podobný myšlence, ale do kterého nyní také proudí informace z jiných oblastí mozku, například vzpomínky na lidi rozpoznané v obraze.
Vzhledem k tomu, že kromě systému vizuálního vnímání ovlivňuje mnoho dalších systémů svůj vliv na takový mentální model, je třeba na hodnocení pohlížet jako na velmi individuální.
Každá osoba vyhodnotí obraz jiným způsobem na základě zkušeností a procesů učení a podle toho se soustředí na určité detaily a potlačuje ostatní.
Zajímavým aspektem v této souvislosti je moderní umění:
Představte si jednoduchý bílý obrázek pouze s červeným blokem barvy. Lze předpokládat, že šplouchání barev bude jediným detailem, který upoutá pozornost všech diváků bez ohledu na zkušenosti nebo procesy učení.
Výklad je naopak ponechán volný. A pokud jde o otázku, zda se jedná o záležitost vyššího umění, určitě neexistuje obecná odpověď, která by platila pro všechny diváky.

Rozdíly ve světě zvířat

Výše popsaný způsob vidění souvisí s vizuálním vnímáním lidí.
Neurobiologicky se tato forma stěží liší od vnímání u obratlovců a měkkýšů.
Hmyz a kraby mají naproti tomu takzvané složené oči. Skládají se z přibližně 5 000 jednotlivých očí (ommatidů), z nichž každé má své vlastní smyslové buňky.
To znamená, že pozorovací úhel je mnohem větší, ale na druhou stranu je rozlišení obrazu mnohem nižší než rozlišení lidského oka.
Proto musí létající hmyz létat mnohem blíže k objektům, které vidí (např. Dort na stole), aby je rozpoznal a zařadil.
Vnímání barev je také odlišné. Včely mohou vnímat ultrafialové světlo, ale ne červené. Chřestýši a zmije mají tepelné paprskové oko (jámový orgán), se kterým vidí infračervené světlo (tepelné záření) jako tělesné teplo. Je pravděpodobné, že to bude případ i nočních motýlů.