3-11-2013, 19:05

Description

Introduction

Le système visuel humain a atteint la plus haute perfection. Les scientifiques travaillant à la création de systèmes électroniques ou chimiques présentant des caractéristiques comparables ne peuvent qu'admirer sa sensibilité, sa compacité, sa durabilité, son haut degré de reproductibilité et sa gracieuse adaptabilité aux besoins du corps humain. En toute honnêteté, il convient bien entendu de noter que les tentatives visant à créer des systèmes artificiels correspondants ont commencé il y a moins d’un siècle, alors que le système visuel humain s’est formé sur des millions d’années. Il est né d'un certain ensemble d'éléments « cosmiques » - sélectionnés, sélectionnés et sélectionnés jusqu'à ce qu'une combinaison réussie apparaisse. Rares sont ceux qui doutent que l’évolution humaine ait été « aveugle », de nature probabiliste, et qu’il est totalement impossible de la retracer étape par étape. Les coûts de l’évolution sont depuis longtemps tombés dans l’oubli, ne laissant aucune trace.

La vision occupe une place presque unique dans le schéma de l'évolution. On peut supposer, par exemple, que la poursuite du développement évolutif conduira à une augmentation du volume du cerveau, à un système nerveux plus complexe ou à diverses améliorations des fonctions existantes. Cependant, il est impossible d'imaginer que la sensibilité du processus visuel augmentera sensiblement. Le processus visuel représente l’étape finale absolue de la chaîne de l’évolution. Si l’on tient compte du fait que dans le processus visuel, chaque photon absorbé est « compté », alors une nouvelle augmentation de la sensibilité est peu probable à moins que l’absorption n’augmente. Les lois de la physique quantique fixent une limite stricte dont notre système visuel s’est approché de très près.

Nous avons fait la réserve que la vision occupe une place presque unique, puisque selon certaines données, certains autres processus de perception ont également atteint la limite absolue dans leur évolution. La capacité d'un certain nombre d'insectes (par exemple les papillons de nuit) à « détecter » des molécules individuelles est la preuve que l'odorat dans d'autres cas a atteint une limite quantique. De même, notre audition est limitée à la limite par le bruit thermique de l'environnement.

La haute sensibilité du processus visuel n’est pas le privilège des seuls humains. Il existe des preuves évidentes que les espèces animales et les oiseaux nocturnes moins avancés ont atteint ici un niveau similaire. Apparemment, les poissons vivant dans les profondeurs sombres de l’océan doivent également tirer le meilleur parti des maigres informations qui leur parviennent avec des rayons de lumière aléatoires. Enfin, nous pouvons citer la photosynthèse comme preuve que diverses formes de vie végétale ont appris depuis longtemps à utiliser presque tous les photons incidents, au moins dans une certaine région spectrale.

L’objectif principal de ce chapitre est de démontrer la haute efficacité quantique de l’œil humain sur une large gamme d’intensités lumineuses. Afin d'exprimer les premières données sur la vision humaine à travers la densité de photons par unité de surface de la rétine, il est nécessaire de connaître les paramètres optiques de l'œil humain. Nous les examinerons dans la section suivante.

Paramètres optiques

En figue. La figure 10 montre la structure de l'œil humain.

L'espace entre le cristallin et la rétine est rempli d'un milieu aqueux, appelé corps vitré, dont l'indice de réfraction est de 1,5. Selon diverses estimations, seule la moitié de la lumière incidente sur l’œil atteint la rétine. Le reste de la lumière est réfléchi ou absorbé.

Le temps physique d'accumulation des photons par l'œil est compris entre 0,1 et 0,2 s et est probablement plus proche du dernier chiffre. Le temps d'accumulation physique est équivalent au temps d'exposition en photographie. Lors du passage d'un éclairage élevé au seuil de perception visuelle, le temps d'accumulation n'augmente pas plus de deux fois. Le « travail » de l'œil est soumis à la loi de l'interchangeabilité : avec un temps d'exposition inférieur à 0,1-0,2 s, sa réaction ne dépend que du produit de l'intensité lumineuse et du temps d'exposition à cette dernière.

Indicateurs qualitatifsAu cours des cent dernières années, il y a eu une accumulation continue de données concernant la vision humaine. Blackwell a publié les mesures les plus récentes et les plus complètes de la capacité de l'œil à distinguer des taches individuelles de taille et de contraste variables sous de larges variations d'éclairage. En figue. La figure 12 montre les données obtenues par Blazkull dans les plages d'éclairement de 10-9 à 10-1 agneaux, de contraste de 1 à 100 % et de résolution angulaire de 3 à 100". Nous avons omis les données relatives aux contrastes inférieurs à 1 % et à la résolution angulaire inférieure à 3. , puisqu'il est évident que les caractéristiques de l'œil dans cette zone ne sont pas limitées par des facteurs de bruit, mais par d'autres raisons ; ces dernières fixent la limite absolue de discernabilité du contraste à 0,5 % et la résolution angulaire à 1-2". La limite géométrique de résolution est déterminée par la taille finie des bâtonnets et des cônes. La figure 13 présente des données similaires obtenues précédemment par Conner et Gunung (1935), ainsi que par Cobb et Moss (1928). Comme vous pouvez le constater, les données présentées sur la Fig. 12 et 13 sont globalement en accord les uns avec les autres. Cependant, la différence significative est que, selon Blackwell, les performances ne s'améliorent pas avec des changements de luminosité dans la plage de 10-2-10-1 agneaux, alors que, selon Cobb et Moss, une telle amélioration se produit. Les figures, les lignes passant sous un angle de 45°, représentent les caractéristiques qui seraient attendues si les propriétés du système étaient limitées par le bruit, selon la relation (1.2). En figue. 13 points expérimentaux s'inscrivent assez bien sur des droites correspondant aux restrictions de bruit et s'étendant selon un angle de 45°. En figue. 12 courbes expérimentales ont la forme de lignes courbes qui touchent les lignes droites indiquées uniquement dans des zones limitées. De tels écarts peuvent apparemment s'expliquer par l'influence de limitations non liées au bruit photonique. Efficacité quantique de la vision humaine

Pour évaluer l'efficacité quantique de l'œil, les données présentées sur la Fig. 12 et 13 doivent être exprimés en termes de nombre de photons incidents sur 1 cm 2 de la rétine. Pour ce faire, supposons que le temps d'accumulation est de 0,2 s, la transmission de la lentille est de 0,5 et les limites de dilatation de la pupille sont déterminées par les données de Reeve présentées sur la Fig. 11. Après avoir terminé cette transformation, nous substituons la densité de photons dans la relation (1.3) , écrit sous la forme

C 2 *d 2 *?*n=k2=25 ,

Où? - sortie quantique de l'œil (efficacité quantique ? 100*?%) - Seuil du rapport signal/bruit k est pris égal à 5.

En figue. La figure 14 montre la dépendance de l'efficacité quantique de l'œil (calculée à partir des données de Blackwell) sur la luminosité des objets. Ce qui est le plus frappant dans ces résultats est le changement relativement faible de l’efficacité quantique lorsque l’intensité lumineuse change de 8 ordres de grandeur. L'efficacité quantique est de 3 % à des luminosités extrêmement faibles proches du seuil absolu (env. 10 -10 agneau) et diminue lentement jusqu'à environ 0,5 % à 0,1 agneau.

Bien entendu, il s’agit là d’un changement d’efficacité décuplé. Cependant, il convient de rappeler que dans les premières études, pour expliquer le phénomène d'adaptation à l'obscurité dans de tels cas, on supposait un changement de 1 000 ou 10 000 fois dans l'efficacité quantique. (Nous examinerons cette question plus en détail ci-dessous.) De plus, même ce changement décuplé peut en réalité être une surestimation flagrante. Lors du calcul de l'efficacité quantique, nous avons supposé que le temps d'exposition et le multiplicateur k sont constants, mais, selon certaines données, à faible luminosité, le temps d'exposition peut être deux fois plus long qu'à forte luminosité. Si tel est le cas, alors l’efficacité quantique ne change que d’un facteur cinq. De plus, il est possible que le multiplicateur k moins à des niveaux de lumière faibles qu’à des niveaux de lumière élevés. Un tel changement k(plus précisément, k2) peut facilement conduire à l'apparition d'un autre facteur de 2, de ce fait il s'avère que l'efficacité quantique ne change que d'un facteur 2 lorsque l'intensité lumineuse change de 10 8 une fois.

Le deuxième point important à noter lors de l’analyse de la Fig. 14 est une valeur d’efficacité quantique relativement grande.

Une certaine diminution de l’efficacité quantique à un éclairement élevé peut être attribuée aux exigences spécifiques imposées à un système capable de distinguer les couleurs. Si, comme le montrent des données récentes, il existe 3 types de cônes avec des caractéristiques spectrales différentes, alors la zone sensible à la lumière d'une longueur d'onde donnée est réduite de moitié à des éclairements élevés.

Les valeurs d'efficacité quantique présentées sur la Fig. 14 de la courbe inférieure fait référence à la lumière blanche. On sait que la réponse visuelle à la lumière verte est environ trois fois supérieure à celle du même nombre total de photons « blancs », c’est-à-dire des photons répartis sur tout le spectre visible. L’utilisation de la lumière verte (ou du vert-bleu à de faibles niveaux de lumière) entraînerait une multiplication par trois de l’efficacité quantique, comme le montre la Fig. 14. Dans ce cas, l'efficacité quantique à faible éclairement serait d'environ 10 %, et il faudrait supposer que la rétine absorbe non pas 10 %, mais au moins 20 % de la lumière incidente.

Il convient de souligner à nouveau que les efficacités quantiques montrées sur la Fig. 14, dépendent du choix des paramètres : temps d'accumulation (0,2 s) et rapport signal sur bruit seuil ( k= 5). Les valeurs de ces paramètres ne sont pas déterminées avec suffisamment de précision, notamment pour les données de Blackwell.

Peut-être que des améliorations appropriées conduiront à des valeurs d’efficacité quantique plus élevées. Par exemple, si nous supposons que le temps d’accumulation est de 0,1 s, alors les rendements quantiques seront deux fois plus importants que ceux montrés sur la figure 1. 14. Il est toutefois peu probable que des efforts soient déployés pour clarifier ces paramètres ; Ne vaudrait-il pas mieux développer une technique expérimentale améliorée pour mesurer l’efficacité quantique qui ne dépend pas de ces paramètres ?

Méthode préférée pour déterminer l’efficacité quantique

Il existe actuellement une méthode extrêmement simple permettant de déterminer de manière assez fiable l’efficacité quantique de l’œil. Une caméra de télévision à amplificateur au silicium nouvellement développée est capable de transmettre des images à de faibles niveaux de lumière où ces images sont clairement limitées par le bruit, plus précisément le bruit dû à la fraction de photons incidents qui produisent des photoélectrons au niveau de la photocathode.

Il est important que de telles images, limitées uniquement par le bruit, permettent de déterminer de manière fiable l'efficacité quantique de la photocathode. La procédure implique que l'observateur et la caméra de télévision « regardent » le même objet faiblement éclairé à la même distance. L'ouverture de l'optique de la caméra est réglée en fonction de l'ouverture de la pupille de l'œil de l'observateur. Ensuite, l'observateur compare l'objet faiblement éclairé directement visible avec l'image du kinéscope du système de télévision. Si les informations sont les mêmes, alors l'efficacité quantique de l'œil de l'observateur est égale à l'efficacité mesurée de la photocathode du tube émetteur. Si l'observateur voit plus ou moins que la caméra, l'ouverture est ajustée jusqu'à ce que la différence disparaisse, après quoi l'efficacité quantique de l'œil de l'observateur est calculée à partir du rapport des ouvertures de l'objectif.

Le principal avantage de la méthode de comparaison côte à côte est qu’elle ne dépend pas du temps d’exposition visuelle ni du choix du seuil approprié du rapport signal sur bruit. Ces paramètres, quelles que soient leurs valeurs exactes, restent essentiellement les mêmes lorsque l'observateur examine l'objet lui-même et son image sur un écran de télévision, et sont donc exclus de la comparaison. De plus, l’effet de la mémoire sur le temps d’exposition effectif est probablement le même dans les deux cas.

Nous avons opté pour cette méthode car elle est désormais facilement accessible aux expérimentateurs expérimentés dans l'étude du processus visuel. Divers dispositifs adaptés à la comparaison ont été utilisés à la fois par l'auteur de ce livre et par d'autres chercheurs pour effectuer des estimations préliminaires de l'efficacité quantique à de faibles niveaux de lumière. Dans l'une des expériences, un appareil a été utilisé pour scanner avec un point lumineux mobile (Fig. 15) ; J. E. Rudy a utilisé un intensificateur d'image superorthicone et T. D. Reynolds a utilisé un intensificateur d'image à plusieurs étages. Tous ces appareils produisaient des images limitées par le bruit photonique, et dans tous les cas, l’efficacité quantique était estimée à environ 10 % pour de faibles niveaux de luminosité.

Les luminances indiquées dans le tableau sont calculées en supposant que l'œil utilise un photon incident sur dix. D'autres paramètres ont également été pris en compte dans le calcul : temps d'accumulation - 0,2 s, diamètre de la pupille - environ 6 mm. En d'autres termes, si nous remplaçons l'objet par une feuille blanche avec la luminosité spécifiée, calculons le nombre de photons entrant dans l'œil en 0,2 s et divisons ce nombre par 10, nous obtiendrons alors le nombre de photons N. correspondant à la valeur de luminosité donnée. Par conséquent, la série d'images ci-dessus montre la quantité maximale d'informations qu'un observateur peut réellement percevoir aux luminosités indiquées, si l'efficacité quantique de son processus visuel est de 10 % et que la distance entre l'objet et l'observateur est de 120 cm.

Comparaison de différentes estimations d'efficacité quantique

Il y a plus d'un siècle, on a appris qu'au seuil absolu de visibilité, un éclair provenant d'une petite source était à peine visible, avec environ 100 photons frappant l'œil. Cela a établi une limite inférieure pour l'efficacité quantique d'environ 1 %. Une série d’expériences ont ensuite été réalisées par plusieurs groupes de recherche pour déterminer combien de ces 100 photons l’œil utilise réellement. Si, par exemple, l'œil utilisait les 100 photons, la transition de la non-vision à la vision serait assez nette et se produirait lorsque le flux de photons augmenterait jusqu'à 100. Si l'œil n'utilisait que quelques photons, la transition serait floue. en raison de la nature chaotique de l’émission de photons. Ainsi, la netteté de la transition peut servir de mesure du nombre de photons utilisés et donc de l'efficacité quantique de l'œil.

L’idée d’une telle expérimentation n’était pas dénuée d’une certaine simplicité et élégance. Malheureusement, à la suite de telles expériences, il s'est avéré que le nombre de photons utilisés par l'œil lors de la perception du seuil varie dans une large gamme allant de 2 à 50. Ainsi, la question de l'efficacité quantique est restée ouverte. La dispersion des résultats obtenus ne surprendrait probablement pas un ingénieur spécialisé en électronique ou en physique. Les mesures ont été effectuées près du seuil absolu de visibilité, lorsque le bruit du flux de photons se mélange facilement avec le bruit provenant de sources étrangères à l'intérieur de l'œil lui-même. Par exemple, si des mesures similaires étaient effectuées avec un photomultiplicateur, une telle diffusion serait alors due à l'influence du bruit associé à l'émission thermoionique de la photocathode ou à un claquage électrique aléatoire se produisant entre les électrodes. Tout ceci est vrai pour des mesures proches du seuil absolu. Si le rapport signal sur bruit est mesuré à un éclairage bien supérieur au seuil, lorsque le bruit des photons dépasse le bruit associé aux sources étrangères, cette procédure donne une valeur fiable de l'efficacité quantique. C’est pourquoi les résultats des mesures d’efficacité quantique visuelle effectuées à des éclairements dépassant largement le seuil visuel absolu sont plus fiables.

R. Clark Jones a analysé les mêmes données à partir desquelles la courbe d'efficacité quantique présentée sur la figure 1 a été obtenue. 14. Les rendements déterminés par lui sont, en général, environ dix fois inférieurs à ceux indiqués sur la Fig. 14 ; dans ses calculs il est parti d'un temps d'accumulation plus court (0,1 s) et d'une valeur beaucoup plus petite k (1,2) . Jones pense que puisque l'observateur n'a qu'à choisir l'une des huit positions possibles de l'objet à tester, alors une telle valeur k offre une fiabilité de 50 %. En termes quantitatifs, cette affirmation est bien entendu exacte.

La principale question est de savoir si les observateurs tirent réellement leurs conclusions sur ce qu’ils voient de cette manière. Si l'on regarde la fig. 4, a, alors on trouve que k= 1,2 signifie que l'observateur peut remarquer sur lequel des huit sites possibles l'opérateur a retiré un ou deux photons. Un simple examen de la Fig. 4, mais montre que cela est impossible. Des questions telles que celles-ci mettent en évidence la nécessité de développer une méthode de mesure qui évite les ambiguïtés associées au choix des valeurs correctes. k ou le temps d'accumulation. La comparaison côte à côte décrite ci-dessus entre l’œil humain et un appareil électronique limité par le bruit photonique est précisément une telle procédure et mérite sa plus large application.

Dans ses premières estimations de l’efficacité quantique visuelle, De Vries s’est également appuyé sur la quantité k= 1, et ses résultats étaient nettement inférieurs aux valeurs​​montrées sur la Fig. 14. De Vries, cependant, a été l'un des premiers à souligner que le pouvoir de résolution observé de l'œil et sa sensibilité au contraste pouvaient être expliqués par le bruit photonique. De plus, comme l'auteur de ce livre, il a attiré l'attention sur le fait que le caractère fluctuant et granuleux des images obtenues en basse lumière témoigne de la discrétion de la lumière.

Barlow a largement évité toute ambiguïté dans sa sélection k, en effectuant des mesures à l'aide de deux spots lumineux tests situés côte à côte. SON objectif était de déterminer quel point était le plus lumineux, les intensités relatives des points variant. Comme le montre l'analyse statistique des résultats, réalisée en supposant que la capacité de distinguer la luminosité est limitée par le bruit photonique, les valeurs de l'efficacité quantique de l'œil se situent dans la plage de 5 à 10 % lorsque la luminosité change. jusqu'à une valeur 100 fois supérieure au seuil visuel absolu. Barlow cite les travaux de Baumgardt et Hecht, qui à partir d'une analyse de la courbe de probabilité de détection proche du seuil absolu ont obtenu une efficacité quantique proche de 7 %.

En résumé, la plupart des chercheurs estiment que l'efficacité quantique de l'œil humain se situe entre 5 et 10 % lorsque l'intensité lumineuse passe du seuil absolu à une valeur 100 fois supérieure. Cette efficacité est déterminée pour des longueurs d'onde proches du maximum de la courbe de sensibilité de l'œil (région vert-bleu) et fait référence à la lumière incidente sur la cornée de l'œil. Si nous supposons que seulement la moitié de cette lumière atteint la rétine, alors l'efficacité sur la rétine sera de 10 à 20 %. Puisque, selon les estimations disponibles, la proportion de lumière absorbée par la rétine se situe également dans ces limites, l'efficacité de l'œil, rapportée à la lumière absorbée, est proche de 100 %. En d’autres termes, l’œil est capable de compter chaque photon absorbé.

Les données présentées dans la Fig. 14 indiquent une autre circonstance très significative : dans la région allant du seuil de sensibilité absolu à 0,1 agneau, c'est-à-dire lorsque l'intensité change d'un facteur 10, l'efficacité quantique ne diminue pas plus de 10 fois. À l'avenir, il se pourrait que ce facteur ne dépasse pas 2-3. Ainsi, l’œil maintient un haut niveau d’efficacité quantique lorsque l’intensité lumineuse change 10 8 une fois! Nous utilisons cette conclusion pour interpréter le phénomène d’adaptation à l’obscurité et l’apparition de bruit visuel.

Adaptation sombre

L’un des aspects les plus célèbres et pourtant surprenants du processus visuel est l’adaptation à l’obscurité. Une personne entrant dans un auditorium sombre depuis une rue de ville inondée de lumière se révèle littéralement aveugle en quelques secondes, voire quelques minutes. Puis peu à peu il commence à voir de plus en plus et au bout d'une demi-heure il s'habitue complètement à l'obscurité. Il peut désormais voir des objets mille fois plus sombres que ceux qu’il pouvait à peine voir au début.

Ces faits indiquent qu'au cours du processus d'adaptation à l'obscurité, la sensibilité de l'œil augmente de plus de mille fois. Des observations comme celles-ci ont conduit les chercheurs à rechercher un mécanisme ou un modèle chimique qui expliquerait des changements de sensibilité aussi spectaculaires. Par exemple, Hecht a accordé une attention particulière au phénomène de décoloration réversible du matériau sensible de la rétine, appelé violet visuel. Il a fait valoir qu’à de faibles niveaux de lumière, le violet visuel n’est absolument pas affecté et a donc une absorption maximale. À mesure que l’éclairage augmente, il se décolore de plus en plus et, par conséquent, absorbe de moins en moins de lumière incidente. On pensait que la longue période d'adaptation à l'obscurité était due à la longue durée du processus de restauration de la haute densité du violet visuel. L’œil retrouve ainsi sa sensibilité.

Cependant, de telles conclusions contredisaient les résultats d'une analyse sonore de la sensibilité de l'œil, qui montrait que la propre sensibilité de l'œil ne pouvait pas changer plus de 10 fois lorsqu'il passait de l'obscurité à une lumière vive. L’avantage de la méthode d’analyse du bruit était que ses résultats ne dépendent pas de modèles physiques ou chimiques spécifiques du processus visuel lui-même. La sensibilité a été mesurée sur une échelle absolue, alors que seules la nature quantique de la lumière et la nature chaotique de la distribution des photons ont été postulées.

Comment, alors, pouvons-nous expliquer l’augmentation mille fois, voire plus, de la capacité de voir observée au cours du processus d’adaptation à l’obscurité ? Une certaine analogie s'est imposée entre ce processus et le fonctionnement d'appareils tels que les récepteurs de radio et de télévision. Si, lors du passage du récepteur d'une station forte à une station faible, le son s'avère presque inaudible, l'auditeur saisit le bouton de réglage du volume et amène le niveau sonore de la station faible à un niveau confortable. Il est important que la sensibilité du récepteur radio reste constante aussi bien lors du passage d'une station forte à une station faible que lors du réglage du volume. Elle est déterminée uniquement par les caractéristiques de l'antenne et du premier tube amplificateur. Le processus consistant à « tourner le bouton de volume » ne modifie pas la sensibilité du récepteur, mais seulement le « niveau de présentation » à l’auditeur. L'ensemble de l'opération de passage d'une station forte à une station faible, y compris la durée du processus de réglage du volume, est complètement similaire au très long processus d'adaptation visuelle à l'obscurité.

Pendant que l'adaptation à l'obscurité est effectuée, le gain de « l'amplificateur » augmente en raison des réactions chimiques jusqu'au « niveau de présentation » souhaité. La sensibilité de l'œil reste presque constante pendant la période d'adaptation à l'obscurité. Nous n'avons d'autre choix que de supposer qu'un certain amplificateur est impliqué dans le processus visuel, agissant entre la rétine et le cerveau, et que son gain varie en fonction de l'éclairage : à fort éclairage, il est petit, et à faible éclairage, il est grand. .

Contrôle automatique du gain

La conclusion selon laquelle le processus visuel implique nécessairement un contrôle automatique du gain a été tirée dans la section précédente sur la base des changements importants de sensibilité apparente que nous expérimentons au cours de l'adaptation à l'obscurité et de la relative constance de la sensibilité intrinsèque qui découle de l'analyse du bruit du processus visuel. .
Nous arriverons à une conclusion similaire si l’on considère d’autres données plus directes trouvées dans la littérature. On sait que l’énergie d’un influx nerveux est supérieure de plusieurs ordres de grandeur à l’énergie des quelques photons nécessaires au déclenchement d’un influx nerveux au seuil absolu de sensibilité. Par conséquent, pour générer des impulsions nerveuses, un mécanisme avec un gain correspondant élevé est nécessaire directement sur la rétine. Grâce aux premiers travaux de Hartline sur les enregistrements électriques des impulsions nerveuses visuelles du limule, on savait que la fréquence de l'influx nerveux augmente avec l'intensité lumineuse, non pas de manière linéaire, mais uniquement de manière logarithmique. Cela signifie qu’à des niveaux de lumière élevés, le gain est inférieur à celui des niveaux de lumière faibles.

Bien que l'énergie de l'influx nerveux ne soit pas connue avec précision, elle peut être estimée approximativement en supposant que l'énergie d'impulsion stockée correspond à une tension de 0,1 V aux bornes du condensateur. 10-9 F (c'est la capacité de 1 cm de la gaine externe de la fibre nerveuse). Alors l’énergie électrique est 10 -11 J, qu'est-ce qu'il y a dedans 10 8 fois l'énergie d'un photon de lumière visible. Bien entendu, nous pouvons nous tromper dans notre estimation de l'énergie de l'influx nerveux de plusieurs ordres de grandeur, mais cela ne met pas en doute notre conclusion selon laquelle un processus d'amplification extrêmement important doit se produire directement sur la rétine, et uniquement grâce à Ainsi, l'énergie de plusieurs photons peut provoquer une impulsion nerveuse.

La diminution progressive du gain à mesure que l'intensité lumineuse augmente est clairement observée dans les données de Hartline, selon lesquelles la fréquence de l'influx nerveux augmente lentement de manière logarithmique avec l'augmentation de l'intensité lumineuse. En particulier, avec l'augmentation de l'intensité lumineuse dans 10 4 fois, la fréquence n'augmente que 10 fois. Cela signifie que le gain est réduit de 10 3 une fois.

Bien que les réactions chimiques spécifiques qui sous-tendent le processus d’amplification ne soient pas connues, il semble peu probable que l’on puisse supposer autre chose qu’une certaine forme de catalyse. Un photon absorbé par une molécule d'un matériau sensible (rhodopsine) provoque une modification de sa configuration. Les étapes ultérieures du processus au cours desquelles la rhodopsine excitée exerce un effet catalytique sur le matériau biochimique environnant ne sont pas encore claires. Cependant, il est raisonnable de supposer que le gain catalytique diminuera avec l’augmentation de l’intensité lumineuse ou du nombre de molécules excitées, car cela devrait réduire la quantité de matériau catalysé par molécule excitée. On peut également supposer que le taux d'épuisement du matériau catalysé (adaptation à la lumière) est élevé par rapport au taux de sa régénération (adaptation à l'obscurité). On sait que l’adaptation à la lumière se produit en une fraction de seconde, tandis que l’adaptation à l’obscurité peut durer jusqu’à 30 minutes.

Bruit visuel

Comme nous l'avons souligné à plusieurs reprises, nos informations visuelles se limitent aux fluctuations aléatoires de la distribution des photons incidents. Ces fluctuations devraient donc être visibles. Cependant, nous ne le remarquons pas toujours, du moins dans des conditions d'éclairage normales. Il s’ensuit qu’à chaque niveau d’éclairage, le gain est exactement tel que le bruit des photons est à peine perceptible, ou mieux encore, presque impossible à distinguer. Si le gain était plus important, il n’apporterait pas d’informations supplémentaires, mais contribuerait seulement à une augmentation du bruit. Si le gain était moindre, cela entraînerait une perte d’information. De même, le gain d'un récepteur de télévision doit être choisi pour que le bruit soit au seuil de visibilité.

Bien que le bruit des photons ne soit pas facilement perceptible à des éclairements normaux, l'auteur a vérifié à partir de ses propres observations qu'à des luminances d'env. 10 -8 -10 -7 Un mur uniformément éclairé prend le même aspect fluctuant et granuleux que l'image sur un écran de télévision en présence de bruit fort. De plus, le degré de visibilité de ce bruit dépend fortement du degré d'excitation de l'observateur lui-même. Il est pratique de faire de telles observations immédiatement avant le coucher. Si, lors des observations, un son se fait entendre dans la maison, laissant présager l'apparition d'un visiteur inattendu ou indésirable, alors le flux d'adrénaline augmente instantanément et en même temps la « visibilité » des bruits augmente sensiblement. Dans ces conditions, les mécanismes d'autoconservation provoquent une augmentation du gain du processus visuel (plus précisément, de l'amplitude des signaux provenant de tous les sens) jusqu'à un niveau garantissant une perception complète de l'information, c'est-à-dire jusqu'à un niveau où le bruit est facilement observable.

Bien entendu, de telles observations sont subjectives. De Vries est l'un des rares qui, outre l'auteur de ce livre, ait osé publier ses observations comparatives. Cependant, de nombreux chercheurs, lors de conversations privées, ont fait part à l'auteur de résultats similaires.

Évidemment, les modèles de bruit décrits ci-dessus sont dus au flux de photons incident, puisqu’ils sont absents dans les zones « complètement noires » de l’image. La présence de seulement quelques zones éclairées suffit à régler le gain à un niveau auquel d'autres zones beaucoup plus sombres apparaissent complètement noires.

En revanche, si l'observateur se trouve dans une pièce complètement sombre ou si ses yeux sont fermés, il n'aura pas la sensation visuelle d'un champ noir uniforme. Il voit plutôt une série d'images grises faibles et animées qui étaient souvent mentionnées dans la littérature antérieure sous le nom de « e15epHns » ; , c’est-à-dire comme quelque chose qui surgit au sein du système visuel lui-même. Là encore, il est tentant d'interpréter rationnellement ces observations en suggérant qu'en l'absence d'une image lumineuse réelle qui conduirait à l'établissement d'une certaine valeur du gain, le gain atteint sa valeur maximale dans la recherche d'informations visuelles objectives. Avec une telle amplification, les bruits du système lui-même sont détectés, qui, apparemment, sont associés à des processus d'excitation thermique dans la rétine ou surviennent dans une partie du système nerveux éloignée de celle-ci.

Ce dernier point concerne notamment le processus d'intensification des sensations visuelles qui se produirait à la suite de l'ingestion de diverses substances hallucinatoires. Il semble très probable que les effets produits par ces substances soient dus à une augmentation du gain d’un puissant amplificateur situé dans la rétine elle-même.

Comme nous l'avons déjà noté, un état émotionnel associé à une sorte de tension ou à une attention accrue de l'observateur entraîne une augmentation significative du gain.

Images rémanentes

L’existence d’un mécanisme de contrôle du gain dans la rétine fournit une explication évidente aux diverses observations dans lesquelles une personne regarde un objet lumineux puis regarde un mur gris neutre. Dans le même temps, au premier instant, une personne voit encore une certaine image de transition, qui disparaît ensuite progressivement. Par exemple, un objet brillant en noir et blanc donne une image supplémentaire de transition (image rémanente) sous la forme d'un négatif photographique de l'original. Un objet rouge vif produit une couleur supplémentaire : le vert. Dans tous les cas, dans la partie de la rétine où tombe l'image d'un objet lumineux, le gain est réduit, de sorte que lorsqu'une surface uniforme est affichée sur la rétine, les zones auparavant lumineuses de la rétine envoient un signal plus faible au cerveau. et les images qui y apparaissent semblent plus sombres que l'arrière-plan environnant. La couleur verte de l’image rémanente d’un objet rouge vif montre que le mécanisme d’amplification change non seulement localement dans différentes parties de la rétine, mais agit également indépendamment pour trois canaux de couleur dans la même zone. Dans notre cas, le gain pour le canal rouge a été instantanément réduit, ce qui a conduit à l'apparition d'une image de couleur complémentaire sur un mur gris neutre.

Il convient de noter que les images rémanentes ne sont pas nécessairement toujours négatives. Si, en regardant une fenêtre bien éclairée, vous fermez les yeux, puis les ouvrez instantanément pendant un moment, comme si vous utilisiez un obturateur photographique, puis les refermez hermétiquement, alors en quelques secondes, voire quelques minutes, l'image rémanente sera positif (au moins au début). C'est tout à fait naturel, puisque le temps de décroissance de tout processus de photoexcitation dans un solide est fini. On sait que l'œil accumule la lumière en 0,1 à 0,2 s, donc le temps moyen de sa photoexcitation devrait également être de 0,1 -0,2 s, et sur un temps de l'ordre de quelques secondes, la photoexcitation décroît jusqu'à un niveau de plus en plus faible ; l'image rémanente reste visible, puisque le gain continue d'augmenter après la fermeture des yeux. Si, en train d'observer une image positive, une petite quantité de lumière étrangère pénètre dans l'œil, puis cette image devient immédiatement négative pour les raisons indiquées dans la section précédente. À mesure que la lumière étrangère apparaît ou disparaît, nous pouvons passer d'une image rémanente positive à une image négative et vice-versa. Si, dans une pièce sombre, vous regardez le bout d'une cigarette allumée se déplaçant en cercle, alors le bout allumé sera perçu comme une bande de lumière de longueur finie en raison de l'inertie de la perception visuelle (image rémanente positive). Dans ce cas, l’image observée, comme une comète, présente une tête rouge vif et une queue bleutée. Évidemment, les composantes bleues de la lumière d’une cigarette ont une plus grande inertie que les composantes rouges. Nous pouvons observer un effet similaire en regardant un mur rougeâtre : lorsque la luminosité diminue jusqu'à un niveau inférieur à environ 10 -6 Agneau il prend une teinte bleue. Les deux séries d'observations peuvent s'expliquer si l'on suppose que le gain pour le bleu atteint des valeurs plus élevées que pour le rouge ; en conséquence, la perception du bleu est maintenue à des niveaux d’excitation rétinienne inférieurs à ceux du rouge.

Visibilité du rayonnement à haute énergie

La perception visuelle est initiée par l'excitation électronique des molécules. On peut donc supposer l’existence d’un certain seuil énergétique, mais, d’une manière générale, il est possible que des rayonnements de haute énergie provoquent également des transitions électroniques et se révèlent visibles. Si la transition provoquant l’excitation visuelle est une forte résonance entre deux niveaux d’énergie électronique, alors les photons d’énergie plus élevée n’exciteront pas efficacement la transition. D’un autre côté, les électrons ou les ions de haute énergie peuvent exciter des transitions sur une large plage d’énergie, et ils devraient alors être visibles car ils laissent sur leur passage des régions denses d’excitation et d’ionisation. Dans un article publié précédemment traitant des problèmes liés à la visibilité des rayonnements de haute énergie, l'auteur s'est dit quelque peu surpris que personne n'ait encore signalé d'observations visuelles directes des rayons cosmiques.

Il existe actuellement quelques données concernant le problème de la visibilité des rayonnements dans une large gamme de hautes énergies. Tout d’abord, on sait déjà que la coupure des ultraviolets est provoquée par l’absorption dans la cornée. Les personnes dont la cornée, pour une raison ou une autre, a été retirée ou remplacée par une substance plus transparente peuvent réellement voir le rayonnement ultraviolet.

La possibilité de voir les rayons X a été beaucoup discutée au début de la recherche sur les rayons X. Les publications dans ce domaine ont cessé lorsque les effets nocifs des rayons X ont été connus. Ces premières observations étaient controversées car il restait difficile de savoir si les rayons X excitaient la rétine directement ou par excitation de la fluorescence dans le corps vitré. Certaines expériences plus récentes et plus précises suggèrent qu'une stimulation directe de la rétine se produit ; Ceci est notamment démontré par la perception d'ombres nettes provenant d'objets opaques.

La capacité d'observer visuellement les rayons cosmiques a maintenant été confirmée par les rapports des astronautes faisant état de stries et d'éclairs lumineux lorsque la cabine du vaisseau spatial était dans l'obscurité. Cependant, on ne sait toujours pas si cela est directement lié à l’excitation rétinienne ou à la génération de rayons X dans le corps vitré. Les rayons cosmiques créent une trace dense d'excitation dans tout corps solide, il serait donc étrange qu'ils ne puissent pas provoquer une excitation directe de la rétine.

Vision et évolution

La capacité des cellules vivantes à compter les photons, ou du moins à répondre à chaque photon, est apparue au début du développement de la vie végétale. L'efficacité quantique de la photosynthèse est estimée à environ 30 % pour la lumière rouge. Au cours du processus de photosynthèse, l’énergie photonique est utilisée directement dans certaines réactions chimiques. Cela ne devient pas plus fort. La plante utilise la lumière pour se nourrir, mais pas pour obtenir des informations, si l’on exclut les effets héliotropes et la synchronisation de l’horloge biologique.

L'utilisation de la lumière pour obtenir des informations signifie qu'un amplificateur très complexe doit être créé directement au niveau du récepteur, grâce auquel l'énergie négligeable des photons est convertie en énergie beaucoup plus grande de l'influx nerveux. C’est UNIQUEMENT de cette manière que l’œil est capable de transmettre des informations aux muscles ou au cerveau. Un tel amplificateur est apparemment apparu très tôt dans le développement de la vie animale, puisque de nombreux animaux simples vivent dans l’obscurité. Par conséquent, l’art de compter les photons était maîtrisé bien avant l’apparition de l’homme.

Le comptage de photons a certainement constitué une avancée significative dans le processus évolutif. Cela s’est également avéré être l’étape la plus difficile dans le développement du système visuel. Pour survivre, il fallait garantir que toutes les informations disponibles pourraient être enregistrées. Avec une telle garantie, l'adaptation du système visuel en fonction des besoins spécifiques d'un animal particulier semble être une réussite plus facile et secondaire.

Cette adaptation a pris des formes très diverses. La plupart d’entre eux semblent être dus à des raisons évidentes. Nous ne donnerons ici que quelques exemples afin de confirmer le lien étroit entre les paramètres optiques et les conditions de vie de l'animal.

La structure de la rétine des oiseaux diurnes, comme le faucon, est plusieurs fois plus fine que celle des animaux nocturnes, comme le lémurien. Évidemment, chez un faucon de haut vol, la résolution plus élevée du système visuel et, par conséquent, une structure rétinienne plus fine sont justifiées par la forte luminosité de l'éclairage en milieu de journée. De plus, à la recherche d’un mulot, le faucon a certainement besoin de plus de détails dans l’image visuelle. En revanche, le lémurien nocturne fait face à des niveaux de lumière si faibles que ses images visuelles, dont la qualité est limitée par le bruit photonique, sont à gros grains et ne nécessitent qu'une structure rétinienne à gros grains. En effet, à des intensités lumineuses aussi faibles, il est avantageux d'avoir des objectifs avec une grande ouverture (f/D) = 1,0), même si ces objectifs doivent inévitablement produire une mauvaise qualité d'image optique (Fig. 16).

Le temps d'accumulation des informations par l'œil (0,2 s) est en bon accord avec le temps de réaction nerveuse et musculaire du système humain dans son ensemble. L'existence d'une telle cohérence est confirmée par le fait que les caméras de télévision spécialement conçues avec un temps de relaxation de 0,5 s ou plus sont clairement peu pratiques et ennuyeuses à utiliser. Il est possible que chez les oiseaux le temps d'accumulation d'informations visuelles soit plus court en raison de leur plus grande mobilité. Une confirmation indirecte de ceci peut être le fait que certains trilles ou séries de notes sont « chantés » par les oiseaux si rapidement que l'oreille humaine les perçoit comme un chœur.

Il existe une stricte correspondance entre le diamètre des bâtonnets et cônes de l'œil humain et le diamètre du disque de diffraction au moment où l'ouverture pupillaire est proche de sa valeur minimale (environ 2 mm), qui s'établit aux fortes intensités lumineuses. . Chez de nombreux animaux, les pupilles ne sont pas rondes, mais en forme de fente et orientées verticalement (par exemple, les serpents, les alligators) ou horizontales (par exemple, les chèvres, les chevaux). La fente verticale offre une netteté d'image élevée, limitée pour les lignes verticales par les aberrations de l'objectif et pour les lignes horizontales par les effets de diffraction.

Les tentatives visant à expliquer de manière convaincante l'adaptabilité de ces paramètres optiques au mode de vie de certains animaux sont pleinement justifiées. .
Le système visuel de la grenouille est un exemple frappant d'adaptation à son mode de vie. Ses connexions neuronales sont conçues pour mettre en évidence les mouvements des mouches qui attirent les grenouilles et ignorer les informations visuelles superflues. Même dans le système visuel humain, nous remarquons une sensibilité légèrement accrue de la vision périphérique à la lumière vacillante, ce qui peut évidemment être interprété comme un système de sécurité pour avertir d'un danger imminent.

Nous terminerons nos discussions par une remarque un peu « simple ». D’une part, nous avons souligné que l’œil humain s’est rapproché de la limite due à la nature quantique de la lumière. D’un autre côté, il y a par exemple l’expression « voit comme un chat », qui signifie que la sensibilité visuelle d’un chat domestique dans ses aventures nocturnes dépasse largement la nôtre. Il semble qu’il faille concilier ces deux affirmations en notant que si nous décidions de nous promener la nuit à quatre pattes, nous acquerrions la même capacité à naviguer dans l’obscurité qu’un chat.

Ainsi, l’efficacité quantique de l’œil humain varie d’environ 10 % sous de faibles éclairages à plusieurs pour cent sous de forts éclairages. La gamme complète d'éclairage dans laquelle notre système visuel fonctionne s'étend de 10 -10 agneau à un seuil absolu allant jusqu'à 10 agneaux en plein soleil.

Directement sur la rétine se trouve un amplificateur biochimique dont le gain est probablement supérieur à 10 6 , qui convertit la faible énergie des photons incidents en une énergie nettement plus élevée de l'influx nerveux visuel. Le gain de cet amplificateur varie en fonction des conditions d'éclairage, diminuant à des niveaux de luminosité élevés. Ces changements expliquent le phénomène d'adaptation à l'obscurité et un certain nombre d'effets associés à l'apparition d'images rémanentes. Le système visuel des humains et des animaux témoigne de leur évolution et de leur adaptation aux conditions extérieures.

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La vision est l’un des sens les plus importants pour percevoir le monde qui nous entoure. Avec son aide, nous voyons des objets et des objets autour de nous, nous pouvons évaluer leur taille et leur forme. Selon des recherches, grâce à la vision, nous recevons au moins 90 % des informations sur la réalité environnante. Plusieurs composants visuels sont responsables de la vision des couleurs, ce qui permet une transmission plus précise et correcte des images d'objets au cerveau pour un traitement ultérieur de l'information. Il existe plusieurs pathologies de troubles de la transmission des couleurs qui altèrent considérablement l'interaction avec le monde et réduisent la qualité de vie en général.

Comment fonctionne l'organe de la vision ?

L’œil est un système optique complexe composé de nombreux éléments interconnectés. La perception de divers paramètres des objets environnants (taille, distance, forme, etc.) est assurée par la partie périphérique de l'analyseur visuel, représentée par le globe oculaire. Il s'agit d'un organe sphérique à trois coques, qui possède deux pôles - interne et externe. Le globe oculaire est situé dans une cavité osseuse protégée sur trois côtés - l'orbite ou orbite, où il est entouré d'une fine couche de graisse. Devant se trouvent les paupières, nécessaires pour protéger la membrane muqueuse de l'organe et la nettoyer. C'est dans leur épaisseur que se trouvent les glandes nécessaires à l'humidification constante des yeux et au fonctionnement sans entrave de la fermeture et de l'ouverture des paupières elles-mêmes. Le mouvement du globe oculaire est assuré par 6 muscles aux fonctions différentes, ce qui permet les actions coopératives de cet organe apparié. De plus, l’œil est relié au système circulatoire par de nombreux vaisseaux sanguins de différentes tailles, et au système nerveux par plusieurs terminaisons nerveuses.

La particularité de la vision est que l'on ne voit pas l'objet directement, mais seulement les rayons réfléchis par celui-ci.. Le traitement ultérieur de l'information a lieu dans le cerveau, plus précisément à l'arrière de la tête. Les rayons lumineux pénètrent d’abord dans la cornée puis passent vers le cristallin, le corps vitré et la rétine. Le cristallin naturel humain, le cristallin, est responsable de la perception des rayons lumineux, et la membrane sensible à la lumière, la rétine, est responsable de sa perception. Il a une structure complexe dans laquelle se distinguent 10 couches de cellules différentes. Parmi eux, les cônes et les bâtonnets, qui sont inégalement répartis dans toute la couche, sont particulièrement importants. Ce sont les cônes qui sont l'élément nécessaire responsable de la vision humaine des couleurs.

La plus forte concentration de cônes se trouve dans la fovéa, la zone de réception des images de la macula. Dans ses limites, la densité des cônes atteint 147 000 pour 1 mm 2.

Perception des couleurs

L’œil humain est le système visuel le plus complexe et le plus avancé de tous les mammifères. Il est capable de percevoir plus de 150 000 couleurs différentes et leurs nuances. La perception des couleurs est possible grâce aux cônes - photorécepteurs spécialisés situés dans la macula. Un rôle auxiliaire est joué par les bâtonnets - cellules responsables de la vision crépusculaire et nocturne. Il est possible de percevoir l'ensemble du spectre des couleurs à l'aide de seulement trois types de cônes, chacun étant sensible à une partie spécifique de la gamme de couleurs (vert, bleu et rouge) en raison de la teneur en iodopsine. Une personne ayant une vision complète possède 6 à 7 millions de cônes, et si leur nombre est inférieur ou s'il existe des pathologies dans leur composition, divers troubles de la vision des couleurs surviennent.

Structure de l'oeil

La vision des hommes et des femmes est très différente. Il a été prouvé que les femmes sont capables de reconnaître davantage de nuances de couleurs différentes, tandis que les représentants du sexe fort ont une meilleure capacité à reconnaître les objets en mouvement et à maintenir leur concentration sur un objet spécifique plus longtemps.

Déviations de la vision des couleurs

Les anomalies de la vision des couleurs constituent un groupe rare de troubles ophtalmologiques caractérisés par une perception déformée des couleurs. Ces maladies sont presque toujours héréditaires de manière récessive. D'un point de vue physiologique, tous les gens sont trichromates - pour distinguer complètement les couleurs, ils utilisent trois parties du spectre (bleu, vert et rouge), mais en cas de pathologie, la proportion de couleurs est perturbée ou l'une d'elles est complètement ou partiellement perdu. Le daltonisme n'est qu'un cas particulier de pathologie dans lequel il existe une cécité totale ou partielle pour n'importe quelle couleur.

Il existe trois groupes d'anomalies de la vision des couleurs :

• Dichromatisme ou dichromasie. La pathologie réside dans le fait que seules deux parties du spectre sont utilisées pour obtenir une couleur. Existe, selon la section déroulante de la palette de couleurs. La plus courante est la deutéranopie – l’incapacité de percevoir la couleur verte ;
• Daltonisme complet. Se produit chez seulement 0,01 % de toutes les personnes. Il existe deux types de pathologies : achromatopsie (achromasie), dans lequel il y a une absence totale de pigment dans les cônes de la rétine, et toutes les couleurs sont perçues comme des nuances de gris, et monochromasie des cônes– les différentes couleurs sont perçues de la même manière. L'anomalie est génétique et est associée au fait que les photorécepteurs de couleur contiennent de la rhodopsine au lieu de l'iodopsine ;

Toute différence de couleur entraîne de nombreuses restrictions, par exemple pour conduire des véhicules ou servir dans l'armée. Dans certains cas, les anomalies de la vision des couleurs entraînent une déficience visuelle.

Définition et types de daltonisme

L'une des pathologies les plus courantes de la perception des couleurs, qui est de nature génétique ou se développe dans un contexte. Il existe une incapacité totale (achromasie) ou partielle (dichromasie et monochromasie) à percevoir les couleurs ; les pathologies sont décrites plus en détail ci-dessus.

Traditionnellement, on distingue plusieurs types de daltonisme sous forme de dichromasie, en fonction de la perte d'une partie du spectre des couleurs.

• Protanopie. Le daltonisme survient dans la partie rouge du spectre, chez 1 % des hommes et moins de 0,1 % des femmes ;
• Deutéranopie. La partie verte du spectre ne fait pas partie de la gamme de couleurs perçue et est la plus courante ;
• Tritanopie. L'incapacité de distinguer les nuances de couleurs bleu-violet, ainsi que l'absence de vision crépusculaire sont souvent observées en raison de la perturbation des bâtonnets.

Séparément, on distingue la trichromasie. Il s'agit d'un type rare de daltonisme dans lequel une personne distingue toutes les couleurs, mais en raison d'une violation de la concentration d'iodopsine, la perception des couleurs est déformée. Les personnes présentant cette anomalie ont des difficultés particulières à interpréter les nuances. De plus, l'effet de surcompensation est souvent observé dans cette pathologie, par exemple, s'il est impossible de distinguer le vert du rouge, une meilleure discrimination des nuances kaki se produit.

Types de daltonisme

L'anomalie porte le nom de J. Dalton, qui a décrit la maladie au 18ème siècle. Le grand intérêt pour la maladie est dû au fait que le chercheur lui-même et ses frères souffraient de protanopie.

Test de daltonisme

Ces dernières années, pour déterminer les anomalies de la vision des couleurs sont utilisés, qui sont des images de nombres et de chiffres, appliquées sur un fond sélectionné à l'aide de cercles de différents diamètres. Au total, 27 images ont été développées, chacune ayant un objectif spécifique. De plus, le matériel de stimulation contient des images spéciales pour détecter la feinte d'une maladie, car le test est important pour passer certaines commissions médicales professionnelles et pour s'inscrire au service militaire. L'interprétation du test ne doit être effectuée que par un spécialiste, car l'analyse des résultats est un processus assez complexe et long.

On pense que seules les cartes imprimées peuvent être utilisées, car une distorsion des couleurs peut se produire sur le moniteur ou l'écran.

Vidéo

conclusions

La vision humaine est un processus complexe et multiforme dont de nombreux éléments sont responsables. Toute anomalie dans la perception du monde environnant réduit non seulement la qualité de vie, mais peut constituer une menace pour la vie dans certaines situations. La plupart des pathologies visuelles sont congénitales, donc lors du diagnostic d'un enfant présentant une déviation, vous devez non seulement subir le traitement nécessaire et sélectionner correctement les optiques correctives, mais également lui apprendre à vivre avec ce problème.

Les faits inhabituels et intéressants sur les yeux et la vision d'une personne sont les faits médicaux les plus intéressants - avec l'aide des yeux, une personne perçoit jusqu'à 80% informations reçues de l’extérieur.

Le fait le plus inhabituel et le plus intéressant concernant les yeux et la vision est qu'une personne voit le monde qui l'entoure non pas avec ses yeux, mais avec son cerveau ; la fonction de l'œil est exclusivement de collecter les informations nécessaires sur le monde qui l'entoure à une vitesse de 10 unités d'informations par seconde. Les informations recueillies par les yeux sont transmises à l'envers(ce fait a été établi et étudié pour la première fois en 1897 par le psychologue américain George Malcolm Stratton et est appelé inversion) à travers le nerf optique jusqu'au cerveau, où dans le cortex visuel il est analysé par le cerveau et visualisé sous une forme complétée.

Une vision floue ou peu claire n’est souvent pas causée par des problèmes oculaires, mais par des difficultés au niveau du cortex visuel du cerveau.

Humain - la seule chose une créature sur la planète qui possède des protéines.

L'œil humain contient deux types de cellules - et. Les cônes voient en pleine lumière et distinguent les couleurs ; la sensibilité des bâtonnets est extrêmement faible. Dans l'obscurité, les bâtonnets sont capables de s'adapter à un nouvel environnement, grâce à eux, une personne acquiert une vision nocturne. La sensibilité individuelle des bâtonnets de chaque personne leur permet de voir dans l'obscurité à des degrés divers.

Un œil contient 107 millions de cellules, toutes sensibles à la lumière.

Seulement 16 % de la pomme est visible dans l’orbite.

Le globe oculaire d'un adulte mesure environ 24 millimètres de diamètre et pèse 8 grammes. Fait intéressant : ces paramètres sont les mêmes pour presque tout le monde. Selon les caractéristiques structurelles individuelles du corps, elles peuvent différer d'une fraction de pour cent. Un nouveau-né a un diamètre de pomme d'environ 18 millimètres et un poids d'environ 3 grammes.

Les particules qui se tortillent dans les yeux sont appelées corps flottants. Les opacités flottantes sont des ombres projetées sur la rétine par des filaments microscopiques de protéines.

L'iris de l'œil humain contient 256 caractéristiques uniques(empreintes digitales - 40) et se répète chez deux personnes avec une probabilité de 0,002 %. Forts de ce fait intéressant, les services douaniers du Royaume-Uni et des États-Unis ont commencé à introduire l'identification par l'iris dans les services de contrôle des passeports.

Lorsque des charges importantes sont imposées à la vision, une fatigue générale du corps se produit, équivaut à du stress. En raison du surmenage, des maux de tête (aigus) inhabituellement sévères se développent et une sensation de fatigue apparaît.

La vitamine A (bêta-carotène) présente dans les carottes est importante pour la santé globale, avec un lien direct entre la consommation de ce légume et l'amélioration de la vision. absent. Les Britanniques ont commencé à croire aux bienfaits des carottes pour la vision lors de la Seconde Guerre mondiale, lorsque le dernier radar d'aviation a été inventé, ce qui a permis aux pilotes britanniques de détecter efficacement les avions allemands dans l'obscurité et la nuit. Afin de cacher l'existence de cette technologie, le commandement de la British Air Force (Royal Air Force, RAF) a diffusé une désinformation intéressante pour l'ennemi selon laquelle les pilotes britanniques détectent les avions la nuit grâce à la consommation de carottes : le recours à un régime à base de carottes amélioré la vision des pilotes.

Les vêtements serrés ont un impact négatif sur la vision d'une personne. Les vêtements serrés entravent la circulation sanguine, ce qui affecte tous les organes, y compris les yeux.

Le moyen le plus simple de tester votre vision est de rechercher la constellation de la Grande Ourse dans le ciel la nuit. Si vous pouvez voir une petite étoile dans la poignée du seau de constellation à côté de l’étoile du milieu, votre vision doit être considérée comme une acuité normale.

Faits intéressants sur la vision de personnes célèbres

Les gens populaires, les acteurs et les hommes politiques, malgré leur richesse et leur succès, n’ont pas toujours une bonne vue. Dans certains cas, ayant une vision parfaite, ils soulignent qu’elle n’est pas suffisante. Nous avons rassemblé pour vous les faits les plus insolites, curieux et intéressants sur la vision des personnages célèbres.

Par exemple, le troisième président d'Eli Lilly (le premier fabricant mondial de médicaments pour les malades), sous lequel l'entreprise a connu un énorme succès et est devenue l'une des dix plus grandes sociétés pharmaceutiques de la planète, était Les seuls représentant de la famille Lilly, qui se distinguait par une mauvaise vue et portait des lunettes.

Cache-œil de Nelson

Un fait intéressant tiré de l'histoire des yeux du grand amiral britannique Horatio Nelson. Nelson était vraiment blessé dans l'œil droit (lors du siège de la forteresse de Calvi en 1794), et il ne voyait pratiquement plus avec, mais l'œil n'était pas endommagé extérieurement et il n'était pas nécessaire de porter un bandage. C'est intéressant du tout durée de vie Dans les portraits, Nelson est représenté sans le cache-œil qui apparaissait dans ses images et ses incarnations cinématographiques. après sa mort. Selon les auteurs, le cache-œil était censé confirmer au spectateur que Nelson était une personne forte, volontaire et courageuse.

L'amiral Nelson a été présenté pour la première fois avec un cache-œil sur l'œil droit dans Lady Hamilton (1941) d'Alexander Korda, avec Laurence Olivier dans le rôle titre.

Fait sur le look de Raspoutine

Fait historique bien connu : Grigori Efimovitch Raspoutine, un favori de la famille du tsar Nicolas II, a entraîné ses yeux, atteignant l'expressivité de son regard. Selon son entourage, la personnification de la ténacité et de la force de Raspoutine était précisément son regard « lourd » hypnotisant, grâce auquel Raspoutine affirmait son pouvoir dans ses communications avec les gens.

Il existe de nombreux faits intéressants sur l'actrice anglo-américaine Elizabeth Rosemond Taylor. Elizabeth Taylor était premier dans l'histoire Femme hollywoodienne trois fois a reçu le prestigieux Oscar du film, ainsi que la première actrice de l'histoire du cinéma à recevoir une récompense d'un million de dollars pour sa participation à un film. Mais le fait le plus intéressant concernant les yeux de Taylor est que l'actrice avait des doubles rangées de cils. Cette anomalie intéressante est appelée distichiasis ( distichiasis). Une anomalie dans laquelle une rangée supplémentaire de cils apparaît derrière des cils en croissance normale est généralement le résultat d'une mutation génétique. Dans certains cas, les cils poussent directement dans la cornée.

Le cycle de vie d'un cil ne dépasse pas cinq mois, après quoi il meurt et tombe. Il y a 150 cils sur les paupières supérieures et inférieures d’un œil humain.

L'acteur, réalisateur, producteur, scénariste américain Johnny Depp, trois fois nominé aux Oscars, est pratiquement aveugle de l'œil gauche et myope de l'œil droit. L'acteur a rapporté ce fait intéressant sur sa propre vision dans une interview accordée au magazine Rolling Stone en juillet 2013. Selon Johnny Depp, les problèmes de vision le tourmentent depuis la fin de l'enfance, dès l'âge d'une quinzaine d'années.

C’est ce fait intéressant qui explique la raison pour laquelle la plupart des héros de Depp ont des problèmes de vision et portent des lunettes.

Fait sur les yeux de Julia Roberts

Dans une interview accordée au magazine Playboy en 2001, l'actrice américaine Julia Roberts a raconté aux lecteurs un fait intéressant à propos de ses yeux : lorsqu'elle est nerveuse, des larmes coulent de son œil gauche.

Fait sur les lunettes de Timochenko

La célèbre politicienne ukrainienne, homme d'État, ancien Premier ministre et, en fait, dirigeante de l'Ukraine, Ioulia Vladimirovna Timochenko, porte des lunettes. Dans le même temps, Ioulia Timochenko a une excellente vision, elle ne souffre ni d'hypermétropie ni de myopie. Le fait de porter des lunettes dans ce cas s’explique par l’entretien de l’image.

Un fait intéressant sur la vision du président de la République de Biélorussie Alexandre Grigorievich Loukachenko. Le Président de la République de Biélorussie a une hypermétropie de 2,5 dioptries et il n'y a pas aucun Photographie officielle sur laquelle le dirigeant biélorusse serait représenté portant des lunettes (à l’exception des lunettes de soleil), ce fait intéressant sur la vision d’Alexandre Loukachenko ne fait l’objet d’aucune publicité officielle. Le commandant en chef des forces armées de l'État de l'Union se débrouille bien sans lunettes et est un excellent tireur d'élite. L’existence d’une hypermétropie dans la vision d’Alexandre Loukachenko peut être indirectement supposée à partir de faits vidéo intéressants : le président lit facilement des textes assez éloignés de ses yeux et manie les armes en toute confiance. Il est bien évident qu'il n'a absolument pas besoin d'un viseur optique pour tirer.

Faits sur la déficience visuelle et les maladies oculaires

Il existe un certain nombre de faits intéressants et inhabituels directement ou indirectement liés aux maladies oculaires et à d’autres affections entraînant une déficience visuelle.

Le papyrus Ebers, découvert par l'égyptologue et écrivain allemand Georg Moritz Ebers à Thèbes (Haute-Égypte) au cours de l'hiver 1872/1873, mentionne un fait médical intéressant sur "ouverture de la vision des pupilles derrière les yeux", d'où l'on peut supposer : la médecine égyptienne ancienne connaissait les possibilités d'élimination de la cataracte (opacification du cristallin).

La cataracte (une maladie ophtalmologique associée à une opacification du cristallin) est une conséquence du vieillissement physiologique de l'organisme. Tout le monde sont sensibles aux cataractes, qui se développent entre 70 et 80 ans. Depuis l'apparition des premiers signes de la cataracte jusqu'au moment où il faut commencer son traitement, 10 ans s'écoulent.

L'aphakie est une affection caractérisée par l'absence du cristallin, dans laquelle les personnes voient le spectre ultraviolet de la lumière comme une couleur bleu blanchâtre ou violet blanchâtre.

L'herpès de l'oeil est fixé dans 98% les personnes de plus de 60 ans.

Dans des cas exceptionnels, en raison d'un défaut de l'oreille interne, sa sensibilité est tellement augmentée que la personne est capable d'entendre bruit des globes oculaires qui tournent.

Si la photo est avec flash un seul œil est rouge- ce fait indique la probabilité de la présence. Cette pathologie est curable.

La leucocorie (œil de chat) est une affection inhabituelle caractérisée par une apparence anormalement blanche des yeux. La leucocorie se manifeste généralement chez les enfants et indique un certain nombre de maladies : rétinoblastome, toxocarose, cataracte. Le diagnostic précoce de la leucocorie consiste à photographier l'œil. Si un œil sur la photo est rouge (effet yeux rouges) et l’autre blanc, cette combinaison est un signe de leucocorie.

Le fait de la schizophrénie chez une personne est diagnostiqué avec précision 98 % avec un test de mouvement oculaire standard.

Le glaucome (opacification bleue de l'œil, un groupe de maladies oculaires caractérisées par une augmentation de la pression intraoculaire), les accidents vasculaires cérébraux et d'autres maladies courantes entraînent l'apparition de taches aveugles dans les yeux.

Glaucome ne mène pasà une déficience visuelle grave, puisque le cerveau et les yeux sont capables de s'adapter à cet environnement et de contribuer à la disparition des angles morts. La tache aveugle de l’œil affecté est supprimée et l’œil sain compense la déficience visuelle.

Le glaucome à angle fermé (augmentation de la pression intraoculaire résultant d'un écoulement altéré de l'humeur aqueuse à travers le système de drainage de l'œil) peut s'accompagner de vomissements, de maux de tête, de nausées, alors que le patient ne se plaint pas de douleur oculaire. Fait intéressant, une crise aiguë de glaucome à angle fermé peut souvent être classée comme maladie gastrique aiguë, migraine, mal de dents, grippe et méningite, car la crise s'accompagne de symptômes caractéristiques de ces maladies et affections.

Le diabète sucré de type 2, qui se développe de manière asymptomatique tout au long de la vie, est principalement diagnostiqué lors d'un examen de la vue. Dans le diabète sucré de type 2, des hémorragies provenant des vaisseaux sanguins sont détectées au fond de l'œil.

Les personnes souffrant de dépression vraiment percevoir le monde qui les entoure dans des tons ternes (couleurs sombres). Avec des symptômes de dépression, la rétine répond moins bien à la stimulation en montrant des images contrastées.

Cécité congénitale des couleurs incurable et peut être hérité. Les personnes ayant des parents daltoniens devraient consulter un généticien dans un centre de planification familiale avant de concevoir un enfant.

Le strabisme, violation congénitale ou acquise du parallélisme des axes visuels des yeux, était considéré par le peuple maya comme un signe de beauté. Maya consciemment développé un strabisme chez les enfants en leur attachant une balle en caoutchouc sur l'arête du nez, au niveau des yeux.

Israël, un État relativement petit en superficie, se classe au troisième rang mondial (après les États-Unis et l'Allemagne) pour le nombre d'opérations oculaires pratiquées. Ce fait ne signifie pas du tout que les Israéliens ont une mauvaise vue : la médecine israélienne est si puissante et fait si autorité que des patients du monde entier recherchent une aide médicale. ~30% des opérations de correction de la vue ont lieu dans deux cliniques « » et.

En parlant de gouttes pour les yeux, on ne peut manquer de mentionner l'histoire intéressante du développement du médicament ophtalmique Okomistin (principe actif Miramistin). Le développement de Miramistin a commencé en URSS en 1973 dans le cadre du programme "Biotechnologies spatiales". Les scientifiques ont été chargés de développer un antiseptique universel pouvant être utilisé dans les conditions des stations orbitales (l'espace clos des stations spatiales habitées, la température et l'humidité constantes constituent un environnement idéal pour la prolifération de micro-organismes pathogènes). À cette époque, il n’existait pas d’agent antimicrobien universel ; la médecine disposait de toute une gamme de médicaments, chacun agissant sur un type différent de micro-organisme.

Il est intéressant de noter que le développement du nouveau médicament a duré 15 ans et s'est terminé par la victoire des scientifiques soviétiques qui ont créé le médicament BX-14, devenu plus tard connu sous le nom de Miramistin. Miramistin s'est répandu en Russie et à l'étranger. Surtout dans l'intérêt de l'ophtalmologie, un médicament analogue à base de miramistine a été créé - l'Okomistin, qui est utilisé aujourd'hui pour un certain nombre de maladies oculaires, notamment. Fait intéressant, Okomistin est si polyvalent qu’il peut également être utilisé comme gouttes auriculaires.

Un autre médicament universel, auparavant produit sous forme de gel pour les yeux, et aujourd'hui largement utilisé pour les varices, dont le médicament Actovegin, n'est pas intéressant en raison de l'histoire de sa création (bien qu'il soit développé depuis plus de cinq ans), mais à cause de sa substance active. La base d'Actovegin est un hémodialysat déprotéiné (exempt de protéines) obtenu à partir du sang de veaux.

Faits sur les larmes et les pleurs

Le fait le plus intéressant concernant les yeux humains est que lorsque les yeux commencent à se dessécher, ils commencent à libérer l'humidité. La larme sécrétée par les glandes de Harder ou lacrymales est constituée de trois composants : de la graisse, du mucus et de l'eau, dans certaines proportions. Si les proportions appropriées ne sont pas respectées, les yeux deviennent secs, le cerveau donne l'ordre à la glande de sécréter des larmes et la personne commence à pleurer.

Fait étonnant : les yeux d'un nouveau-né ne produis pas larmes avant d’atteindre l’âge de 6 à 8 semaines.

Lorsque vous pleurez abondamment, les larmes pénètrent dans le nez par un canal direct. Ce fait explique l'expression "ne fais pas d'histoires".

Une femme pleure en moyenne 47 fois par an, un homme 7 fois.

Les astronautes n'ont pas le droit de pleurer dans l'espace. En raison de la gravité, les larmes s’accumulent en petites boules et piquent les yeux.

Faits sur les yeux et les armes

Un fait intéressant concernant les yeux lié aux armes et à l’optique : l’éblouissement de la lumière est plus important dans la partie bleue du spectre. Pour cette raison, lors du tir avec des armes à feu, des lunettes à verres jaunes sont utilisées, qui réduisent de 30 % l'éblouissement de l'éclair lors du tir.

Une arme laser non létale (pistolet), conçue pour détruire des éléments des systèmes optiques et des yeux humains, a été développée par l'URSS en 1984 par un groupe de concepteurs dirigé par Viktor Samsonovich Sulakvelidze. L'arme était destinée à être utilisée dans l'espace pour l'autodéfense des astronautes pendant la guerre froide. Un fait bien connu : la portée de l’effet aveuglant sur les yeux est de 20 mètres.

Idées fausses sur les yeux et la vision

Une idée fausse est que le processus de fumer (ou plutôt la fumée du tabac) n'affecte en rien la vision. Le fait est que les yeux nécessitent un apport sanguin important et que les substances présentes dans la fumée de tabac contribuent à réduire l'apport sanguin à la choroïde et à la rétine, ce qui conduit au développement de maladies du nerf optique dues à la formation d'un blocage des vaisseaux sanguins. En conséquence, une opacification du cristallin et une dégénérescence maculaire de la rétine se développent, ce qui entraîne une mauvaise vision, voire la cécité. Les fumeurs passifs ne souffrent pas moins que les fumeurs eux-mêmes : les composants de la fumée du tabac sont de puissants allergènes et peuvent provoquer une irritation chronique de la conjonctive de l'œil.

Le pigment caroténoïde lycopène, contenu en quantités importantes dans les tomates, a un effet bénéfique sur la santé humaine en ralentissant le développement de la cataracte, les modifications de la rétine liées à l'âge, en protégeant la rétine des rayons ultraviolets et en la renforçant en vitamine A. Cependant, pour la vision des fumeurs, le lycopène en gélules est nocif : sous l'influence de la fumée de cigarette Le pigment antioxydant lui-même s'oxyde et se comporte comme un radical libre.

Une autre idée fausse concernant les yeux et la vision est la croyance selon laquelle les radiations des moniteurs ou des téléviseurs altèrent la vision. En fait, la vision se détériore en raison d'une contrainte excessive exercée sur la lentille lorsqu'elle se concentre sur les petits détails de ce qui se passe sur l'écran.

Il existe une idée fausse selon laquelle l'hypermétropie est un avantage qui n'affecte pas l'état du corps. Ce fait n'est pertinent que pour les jeunes ayant une faible hypermétropie (moins de 1,5 dioptrie). Les degrés d'hypermétropie moyens (2 à 4 dioptries) et élevés (4 dioptries et plus) s'accompagnent souvent de maux de tête, de douleurs oculaires, de douleurs au niveau des arcades sourcilières et d'une fatigue oculaire accrue lors du travail de près.

Partiellement On croit à tort que l’accouchement naturel est contre-indiqué pour les femmes enceintes malvoyantes. La rétine des femmes enceintes présentant des degrés de myopie modérés et élevés s'étire et s'amincit, et le risque de décollement et de rupture lors de l'accouchement augmente. Ce risque nécessite de remplacer l'accouchement naturel par la césarienne. Cependant, les risques de décollement et de rupture de rétine sont prévenus grâce à la coagulation ophtalmique au laser, réalisée en ambulatoire pendant 10 minutes. La coagulation préventive au laser est indiquée jusqu'à la 30ème semaine de grossesse.

Au repos, une personne cligne des yeux 15 000 fois par jour, soit une fois toutes les six secondes. Clignoter est une demi-fonction réflexe. Lorsque vous clignez des yeux, les corps étrangers sont retirés de la surface de l’œil et celui-ci se couvre de larmes. Les larmes aident à saturer l’œil en oxygène et à remplir des fonctions antibactériennes. Fait intéressant : le processus de clignement des yeux prend 100 à 150 millisecondes, une personne est capable de cligner des yeux cinq fois par seconde.

En 12 heures, une personne cligne des yeux pendant 25 minutes.

Les femmes clignent des yeux deux fois plus souvent que les hommes.

Des scientifiques japonais ont établi un fait intéressant : une personne cligne souvent des yeux à la fin d'un événement, lors d'une pause lors d'une conversation avec un interlocuteur, à la fin d'une phrase lors d'une lecture, lors d'un changement de scène en regardant un film ou une émission de télévision. Grâce à la tomodensitométrie, les chercheurs ont trouvé une explication à ce fait : lors du clignement des yeux, l'activité du réseau neuronal de l'attention diminue fortement dans le cerveau, ce qui signifie que le cerveau passe en mode veille. Le processus de clignement des yeux sert à renouveler l’attention comme un signal pour redémarrer les cellules nerveuses correspondantes.

Faits sur la lecture

Fait intéressant : la lecture provoque rapidement une fatigue oculaire. moins qu'avec lent.

Les gens lisent généralement le texte sur un écran de contrôle 25 % plus lentement que sur papier.

Texte tapé petit police, les hommes lisent plus facilement que les femmes.

La plupart des personnes âgées de 43 à 50 ans devraient se rendre compte qu’elles auront tôt ou tard besoin de lunettes de lecture. En vieillissant, le cristallin perd sa capacité à se concentrer. Pour faire la mise au point sur des objets situés à une distance de 0,5 à 2 mètres, le cristallin de l'œil doit changer de forme de plat à sphérique. La capacité de changer de forme s'estompe avec l'âge et l'hypermétropie se développe.

Remarques

Notes et explications pour l'article « Faits intéressants sur les yeux et la vision ». Rendreà un terme du texte - cliquez sur le numéro correspondant.

• Cônes- un type de photorécepteurs, processus périphériques des cellules photosensibles de la rétine. Les cônes sont des cellules hautement spécialisées qui convertissent la stimulation lumineuse en stimulation nerveuse. La sensibilité des cônes à la lumière s'explique par la présence d'un pigment spécifique : l'iodopsine.
• Des bâtons- un type de photorécepteurs, processus périphériques des cellules photosensibles de la rétine. La rétine humaine contient environ 120 millions de bâtonnets mesurant 0,06 mm de long et 0,002 mm de diamètre. Les bâtonnets sont sensibles à la lumière du fait de la présence d'un pigment spécifique, la rhodopsine. La présence de bâtonnets et de différents types de cônes donne à une personne une vision des couleurs.
• Cornée, la cornée est la partie transparente antérieure la plus convexe du globe oculaire, l'un des milieux réfringent la lumière de l'œil. Le rayon de courbure cornéenne est d'environ 7,8 mm. Le diamètre de la cornée de la naissance à 4 ans augmente très peu, de sorte que les yeux des jeunes enfants paraissent plus grands que ceux d'un adulte.
La pigmentation des liaisons peptidiques dans certaines zones des régions spiralées du collagène (libérant notamment l'acide aminé libre hydroxyproline) est collagénase. Les acides aminés formés à la suite de la destruction des fibres de collagène (sous l'influence de la collagénase) participent à la construction des cellules et à la restauration du collagène.

La collagénase est largement utilisée dans la pratique médicale pour le traitement des brûlures en chirurgie et pour le traitement des maladies oculaires purulentes en ophtalmologie. En particulier, la collagénase fait partie des sorbants polymères drainants « Aseptisorb » (Aseptisorb-DK) produits par la société « Aseptika », utilisés dans le traitement des plaies purulentes-nécrotiques.

• oeil paresseux(Amblyopie) – fonctionnelle, réversible diminution de la vision, dans laquelle l'un des deux yeux n'est pratiquement (ou complètement) pas impliqué dans le processus visuel. Avec l'amblyopie, les yeux voient des images trop différentes et le cerveau n'est pas capable de les combiner en une seule image tridimensionnelle. Le résultat est la suppression d’un œil.
• Tumeur– gonflement des tissus du corps, néoplasme douloureux, processus pathologique représenté par un tissu nouvellement formé, dans lequel des modifications de l'appareil génétique des cellules entraînent une perturbation de la régulation de leur différenciation et de leur croissance. Toutes les tumeurs sont divisées en deux groupes principaux : bénignes et malignes (cancéreuses).
• Clinique (centre médical) Hadassah(Hadassah Medical Center, R07, R06, R06, R06) est l'une des plus grandes cliniques d'Israël, fondée par l'organisation sioniste féminine américaine Hadassah. Les deux campus de la clinique situés à Jérusalem comptent 22 bâtiments avec 130 départements et des départements avec 1 100 lits d'hôpitaux. La Clinique Hadassah dispense des soins médicaux à plus d’un million de patients chaque année. Hadassah dispose de 28 unités médicales spécialisées dans le traitement des maladies endocriniennes, urologiques, oncologiques, ophtalmologiques, cardiaques et néphrologiques, entre autres. La clinique Hadassah est utilisée comme base clinique par l'Université hébraïque (Aucune note pour l'instant)
  

Notre conversation d’aujourd’hui porte sur la vision. La capacité de voir est l'assistant le plus fidèle et le plus fiable d'une personne. Cela nous permet de naviguer et d’interagir avec le monde qui nous entoure.

Environ Une personne reçoit 80 % de toutes les informations par la vision. Considérons le mécanisme d'émergence d'une image visible de l'environnement en constante évolution.

Comment une image visible est créée

Chacun des 6 organes sensoriels humains (analyseurs) comprend trois liens importants : les récepteurs, les voies nerveuses et le centre du cerveau. Les analyseurs appartenant à différents organes sensoriels travaillent en étroite collaboration les uns avec les autres. Cela vous permet d’obtenir une image complète et précise du monde qui vous entoure.

La fonction de vision est assurée par une paire d’yeux.

Système optique de l'oeil humain

L'œil humain a une forme sphérique d'un diamètre d'environ 2,3 cm. La partie avant de sa coque externe est transparente et est appelée cornée. La partie arrière, la sclère, est constituée de tissu protéique dense. Directement derrière la protéine se trouve la choroïde, pénétrée par les vaisseaux sanguins. La couleur des yeux est déterminée par le pigment contenu dans sa partie antérieure (iris). L'iris contient un élément très important de l'œil - trou (pupille), permettant à la lumière de pénétrer dans l’œil. Derrière l'élève se cache une invention unique de la nature - lentille Il s’agit d’une lentille biconvexe biologique complètement transparente. Sa propriété la plus importante est le logement. Ceux. la capacité de modifier par réflexe son pouvoir réfractif lors de l'examen d'objets à différentes distances de l'observateur. La convexité du cristallin est contrôlée par un groupe spécial de muscles. Derrière la lentille se trouve un corps vitré transparent.

La cornée, l'iris, le cristallin et le corps vitré forment le système optique de l'œil.

Le travail coordonné de ce système modifie la trajectoire des rayons lumineux et dirige les quanta de lumière vers la rétine. Une image réduite d'objets y apparaît. La rétine contient des photorécepteurs, qui sont des branches du nerf optique. La stimulation lumineuse qu’ils reçoivent est envoyée le long du nerf optique jusqu’au cerveau, où se forme une image visible de l’objet.

Cependant, la nature a limité la partie visible de l’échelle électromagnétique à une très petite plage.

Seules les ondes électromagnétiques d'une longueur de 0,4 à 0,78 microns traversent le système conducteur de la lumière de l'œil.

La rétine est également sensible à la partie ultraviolette du spectre. Mais la lentille ne transmet pas de quanta ultraviolets agressifs et protège ainsi cette couche la plus délicate de la destruction.

Tache jaune

En face de la pupille sur la rétine se trouve une tache jaune sur laquelle La densité des photorécepteurs est particulièrement élevée. Par conséquent, l’image des objets tombant dans cette zone est particulièrement claire. Chaque fois qu'une personne bouge, il est nécessaire que l'image de l'objet soit conservée dans la zone de la macula. Cela se produit automatiquement : le cerveau envoie des commandes aux muscles extra-oculaires, qui contrôlent le mouvement des yeux sur trois plans. Dans ce cas, les mouvements oculaires sont toujours coordonnés. En obéissant aux commandes reçues, les muscles forcent les globes oculaires à tourner dans la direction souhaitée. Cela garantit l’acuité visuelle.

Mais même lorsque nous regardons un objet en mouvement, nos yeux effectuent des mouvements très rapides d’un côté à l’autre, fournissant continuellement de la « matière à réflexion » au cerveau.

Vision des couleurs et du crépuscule

La rétine est constituée de deux types de récepteurs nerveux : les bâtonnets et les cônes. Les bâtonnets sont responsables de la vision nocturne (noir et blanc), et les cônes permettent de voir le monde dans toute la splendeur des couleurs. Le nombre de bâtonnets sur la rétine peut atteindre 115 à 120 millions, le nombre de cônes est plus modeste - environ 7 millions. Les bâtonnets réagissent même à des photons individuels. Ainsi, même dans des conditions de faible luminosité, nous pouvons distinguer les contours des objets (vision crépusculaire).

Mais les cônes ne peuvent montrer leur activité qu’avec un éclairage suffisant. Ils nécessitent plus d’énergie pour s’activer car ils sont moins sensibles.

Il existe trois types de récepteurs percevant la lumière correspondant au rouge, au bleu et au vert.

Leur combinaison permet à une personne de reconnaître toute la variété des couleurs et des milliers de leurs nuances. Et leur superposition donne du blanc. À propos, le même principe est utilisé dans .

Nous voyons le monde qui nous entoure parce que tous les objets reflètent la lumière qui leur tombe dessus. De plus, les longueurs d’onde de la lumière réfléchie dépendent de la substance ou de la peinture appliquée sur l’objet. Par exemple, la peinture à la surface d'une boule rouge ne peut réfléchir que des longueurs d'onde de 0,78 microns, tandis que le feuillage vert reflète la plage de 0,51 à 0,55 microns.

Les photons correspondant à ces longueurs d'onde, frappant la rétine, ne peuvent affecter que les cônes du groupe correspondant. Une rose rouge éclairée par la lumière verte se transforme en fleur noire car elle est incapable de refléter ces ondes. Ainsi, Les corps eux-mêmes n'ont aucune couleur. Et toute l'immense palette de couleurs et de nuances dont dispose notre vision est le résultat d'une propriété étonnante de notre cerveau.

Lorsqu'un flux lumineux correspondant à une certaine couleur tombe sur un cône, une impulsion électrique se forme à la suite d'une réaction photochimique. La combinaison de ces signaux se précipite vers la zone visuelle du cortex cérébral, y construisant une image. En conséquence, nous voyons non seulement les contours des objets, mais aussi leur couleur.

Acuité visuelle

L’une des propriétés les plus importantes de la vision est son acuité. Autrement dit, son la capacité de percevoir séparément deux points rapprochés. Pour une vision normale, la distance angulaire correspondant à ces points est de 1 minute. L'acuité visuelle dépend de la structure de l'œil et du bon fonctionnement de son système optique.

Secrets de l'oeil

À une distance de 3-4 mm du centre de la rétine Il existe une zone spéciale dépourvue de récepteurs nerveux. C’est pour cette raison qu’on l’appelait un angle mort. Ses dimensions sont très modestes - moins de 2 mm. Les fibres nerveuses de tous les récepteurs y vont. S'unissant dans la zone des taches aveugles, ils forment le nerf optique, le long duquel les impulsions électriques de la rétine se précipitent vers la zone visuelle du cortex cérébral.

À propos, la rétine a quelque peu intrigué les scientifiques, les physiologistes. La couche contenant les récepteurs nerveux est située sur sa paroi arrière. Ceux. la lumière du monde extérieur doit traverser la couche rétinienne, puis « prenez d'assaut » les bâtonnets et les cônes.

Si vous regardez attentivement l’image que le système optique de l’œil projette sur la rétine, vous remarquerez clairement qu’elle est inversée. C’est ainsi que les bébés le voient pendant les deux premiers jours après la naissance. Et puis le cerveau apprend à retourner cette image. Et le monde apparaît devant eux dans sa position naturelle.

Au fait, pourquoi la nature nous a-t-elle fourni deux yeux ? Les deux yeux projettent sur la rétine des images du même objet légèrement différentes l’une de l’autre (puisque l’objet en question est situé légèrement différemment pour l’œil gauche et l’œil droit). Mais les impulsions nerveuses des deux yeux tombent sur les mêmes neurones du cerveau et forment un seul, mais image volumétrique.

Les yeux sont extrêmement vulnérables. La nature veillait à leur sécurité grâce à des organes auxiliaires. Par exemple, les sourcils protègent les yeux des gouttelettes de sueur et de l'humidité de la pluie s'écoulant du front, les cils et les paupières protègent les yeux de la poussière. Et des glandes lacrymales spéciales protègent les yeux du dessèchement, facilitent le mouvement des paupières et désinfectent la surface du globe oculaire...

Ainsi, nous nous sommes familiarisés avec la structure des yeux, les principales étapes de la perception visuelle, et avons révélé certains des secrets de notre appareil visuel.

Comme pour tout appareil optique, diverses pannes sont possibles ici. Et comment une personne fait face aux défauts visuels et quelles autres propriétés la nature a doté son appareil visuel - nous vous le dirons lors de la prochaine réunion.

Si ce message vous a été utile, je serais ravi de vous revoir

La vision stéréoscopique est un cadeau inestimable que la nature a fait à l'homme. Grâce à ce mécanisme, nous percevons le monde qui nous entoure dans toute sa profondeur et sa complexité. Une image tridimensionnelle est formée par le cerveau lorsqu’une personne regarde des objets visibles avec les deux yeux.

La vision stéréoscopique a permis à l'homme moderne de créer des imitations de l'effet stéréo : films 3D, images stéréo et photographies stéréo. Tout cela rend le monde qui nous entoure encore plus charmant et mystérieux.

Qu'est-ce que la vision stéréoscopique et comment ça marche ?

Définition de la vision stéréoscopique

La vision stéréoscopique est une propriété unique des organes visuels, qui permet de voir non seulement la taille d'un objet dans un plan, mais également sa forme, ainsi que la taille de l'objet dans différents plans. Une telle vision tridimensionnelle est inhérente à toute personne en bonne santé : par exemple, si nous voyons une maison au loin, nous pouvons déterminer approximativement sa taille et à quelle distance de nous elle se trouve.

La vision stéréoscopique est une fonction importante assurée par l’œil humain.

Mécanisme

Une image bidimensionnelle se forme sur la rétine de nos yeux, cependant, une personne perçoit la profondeur de l'espace, c'est-à-dire qu'elle a une vision stéréoscopique tridimensionnelle.

Nous sommes capables de juger de la profondeur à travers différents mécanismes. Disposant de données sur la taille d'un objet, une personne est capable de calculer la distance qui la sépare ou de comprendre quel objet est le plus proche en comparant la taille angulaire de l'objet. Si un objet se trouve devant un autre et l’obscurcit partiellement, alors l’objet frontal est perçu à une distance plus proche.

La distance d'un objet peut également être déterminée par une caractéristique telle que la « parallaxe » du mouvement. Il s'agit du déplacement apparent d'objets plus éloignés et plus proches lorsque la tête est déplacée dans des directions différentes. Un exemple est « l'effet ferroviaire » : lorsque nous regardons par la fenêtre d'un train en marche, il nous semble que la vitesse des objets proches est supérieure à la vitesse des objets éloignés.

L'une des fonctions importantes de la vision stéréoscopique est l'orientation dans l'espace. Grâce à la capacité de voir les objets en trois dimensions, nous sommes mieux orientés dans l’espace.

Si une personne perd la perception de la profondeur de l'espace, sa vie deviendra dangereuse.

La vision stéréoscopique nous aide de plusieurs manières, par exemple dans les activités sportives. Sans s'évaluer eux-mêmes et les objets environnants dans l'espace, les performances des gymnastes aux barres asymétriques et à la poutre deviendront impossibles, les sauteurs à la perche ne seront pas en mesure d'évaluer correctement la distance jusqu'à la barre et les biathlètes ne pourront pas atteindre la cible.

Sans vision stéréoscopique, une personne ne pourra pas exercer des métiers nécessitant une évaluation instantanée de la distance, ni ceux associés à des objets en mouvement rapide (pilote, conducteur de train, chasseur, dentiste).

Déviations

Les humains disposent de plusieurs mécanismes pour juger de la profondeur.. Si l'un des mécanismes ne fonctionne pas, il s'agit alors d'un écart par rapport à la norme, entraînant diverses limitations dans l'évaluation de la distance des objets et de l'orientation dans l'espace. Le mécanisme le plus important pour la perception de la profondeur est la stéréopsie.

Stéréopse

La stéréopsie dépend de l’utilisation conjointe des deux yeux. Lors de la visualisation d’une scène tridimensionnelle, les deux yeux forment des images différentes sur la rétine. Vous pouvez le vérifier en regardant droit devant vous et en bougeant rapidement la tête d’un côté à l’autre ou en fermant rapidement un œil ou l’autre. Si vous avez un objet plat devant vous, vous ne remarquerez pas beaucoup de différence. Cependant, si les objets se trouvent à des distances différentes de vous, vous remarquerez des changements importants dans l'image. Lors de la stéréopsie, le cerveau compare les images de la même scène sur deux rétines et estime leur profondeur avec une relative précision.

Manifestation de la stéréopsie

Disparité

C'est le nom de l'écart par rapport à la position des points correspondants sur les rétines des yeux droit et gauche, dans lesquels la même image est enregistrée. Si la déviation ne dépasse pas 2° dans la direction horizontale et pas plus de plusieurs minutes d'arc dans la direction verticale, alors une personne percevra visuellement un seul point dans l'espace comme étant situé plus près que le point de fixation lui-même. Si la distance entre les projections d'un point est inférieure à celle entre les points correspondants, alors il semblera à la personne qu'elle est située plus loin que le point de fixation.

La troisième option implique un écart de plus de 2°. Si la direction verticale dépasse quelques minutes d'arc, alors nous pourrons voir 2 points distincts qui apparaîtront plus près ou plus loin du point de fixation. Cette expérience sous-tend la création d'une série d'instruments stéréoscopiques (stéréoscope de Wheatstone, télévision stéréo, télémètres stéréo, etc.).

Manifestation de disparité

Il existe une disparité convergente (aux points situés plus près du point de fixation) et une disparité divergente (aux points situés plus loin que le point de fixation). La répartition des disparités sur une image est appelée carte de disparité.

Vérification de la stéréopsie

Certaines personnes ne peuvent pas percevoir la profondeur des objets à l'aide d'un stéréoscope. Vous pouvez vérifier votre stéréopsie à l’aide de ce dessin.

Si vous possédez un stéréoscope, vous pouvez faire des copies des paires stéréo qui y sont représentées et les insérer dans l'appareil.. La deuxième option consiste à placer une fine feuille de carton perpendiculairement entre deux images d'une paire stéréo. En les installant en parallèle, vous pouvez essayer de regarder votre image avec chaque œil.

Utilisation d'un stéréoscope

En 1960, le scientifique américain Bela Jules a proposé d'utiliser une méthode unique pour démontrer l'effet stéréo, en excluant . Ce principe peut être utilisé pour entraîner la stéréopsie. Regardez les dessins de l'autostéréogramme.

Si vous regardez au loin, à travers le dessin, vous verrez une image stéréoscopique.

Sur la base de cette méthode, un dispositif a été créé qui permet d'étudier le seuil de vision stéréoscopique - un autostéréogramme. Il existe également un appareil modifié qui permet de déterminer très précisément le seuil de vision stéréoscopique.

Chaque œil se voit proposer des objets de test qui ont les mêmes zones de points et représentent une figure de forme arbitraire. Dans le cas où les valeurs des angles parallactiques sont nulles, l'observateur peut voir des points dans une image généralisée situés dans un ordre arbitraire. Il ne sera pas en mesure d'identifier un personnage spécifique sur un fond aléatoire. Ainsi, la vision monoculaire de la figure est exclue.

Réalisation du test

En déplaçant l'un des objets de test perpendiculairement à l'axe optique du système, nous verrons comment l'angle de parallaxe entre les figures change. Lorsqu'elle atteint une certaine valeur, l'observateur pourra voir la figure comme si elle se détachait du fond ; le personnage peut également s'éloigner ou s'en approcher.

L'angle de parallaxe est mesuré à l'aide d'un compensateur optique, qui est inséré dans l'une des branches de l'appareil. Lorsqu'un chiffre apparaît dans le champ de vision, il est enregistré par l'observateur, et l'indicateur correspondant du seuil de vision stéréoscopique apparaît sur l'indicateur.

Neurophysiologie de la vision stéréoscopique

La recherche dans le domaine de la neurophysiologie de la vision stéréoscopique a révélé des cellules spécifiques du cortex visuel primaire du cerveau qui sont adaptées à la disparité. Ils peuvent être de 2 types :

De plus, certaines cellules réagissent lorsque le stimulus est plus proche du point de fixation.

Tous les types de cellules ont la propriété de sélectivité d'orientation. Ils réagissent bien aux stimuli en mouvement et aux extrémités de lignes.

Il y a aussi une lutte entre les champs visuels. Dans le cas où des images très différentes sont créées sur les rétines des deux yeux, l'une d'entre elles cesse souvent d'être perçue. Ce phénomène signifie ce qui suit : si le système visuel ne peut pas combiner les images sur les deux rétines, alors il rejette partiellement ou totalement l'une des images.

Conditions pour la vision stéréoscopique

Pour une vision stéréoscopique normale, les conditions suivantes sont nécessaires :

• Fonctionnement normal;
• Bien;
• La relation entre accommodement, fusion et convergence ;
• Légère différence dans l’échelle des images des deux yeux.

Si sur la rétine des deux yeux, lors de la visualisation du même objet, l'image a des tailles différentes ou une échelle inégale, on parle alors d'aniséiconie.

Cette déviation est la raison la plus courante pour laquelle la vision stéréoscopique devient instable ou perdue.