lÁtÁs fiziolÓgia ii.rÉsz

LÁTÁS FIZIOLÓGIAII.RÉSZ

Dr Wenzel Klára egyetemi magántanár

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Budapest, 2008

A 2. részartalma:

A látás 3 fázisa: inger, érzet, észleletA látás pigment-folyamatai

Világos-adaptáció, sötét adaptációA kontraszt jelenségekSpektrális érzékenységAz adaptáció képesség határai

A látási információ idegrendszeri feldolgozásaSerkentés és gátlás. Összegzés.A retina idegi struktúrájaA szemtől az agyigLátóközpontok az agyban

Ajánlott irodalom

A látás 3 fázisa:

• Inger (a fizikai környezet fényei, hangjai, illatai)• Érzet (az élő szervezetből kiváltott reakció)• Észlelet (az ingerület idegrendszeri feldolgozása

után létrejött tudatos eredmény)

A színinger függvény kialakulása

A () színinger függvény

A () színinger függvényt

• a fényforrás színe (e() spektrális teljesítmény eloszlása),

• a fényforrás által megvilágított színes felületek színe (() spektrális reflexiója) és

• a fény útjába kerülő színszűrők színe (() spektrális transzmissziója) együttesen alakítja ki.

A () színinger

váltja ki a szemben a szín ingerületet és végül agyunkban a szín észleletet:

() = e() * () * ()

A színérzet kialakulása

• A színérzet szemünkben, a retina érzékelő elemeiben (a receptorokban) alakul ki.

• A receptorok:– A csapok (nappali, fotopikus látás) kb 6.8 millió

• Vörös érzékeny (protos P, long wave sensitive L)

• Zöld érzékeny (deuteros D, middle wave sensitive M)

• Kék érzékeny (tritos T, short wave sensitive S)

– A pálcikák (esti, scotopikus látás) kb 106 millió– Alkonyatkor szürkületi (mezopikus) látás

Pálcika és csap képe

A retina elektronmikroszkópos képe

L, M és S csapok a retina centrumában

Mi a fiziológia?

A szem

A látvány képe a retinán

A látás pigment-folyamatai

1. A kontraszt jelenség1. Szukcesszív és szimultán kontraszt

2. Az utó-képek

3. A Benham-effektus

2. Világos adaptáció – sötét adaptáció

3. Szín adaptáció

A kontraszt

–Élkontraszt és felületi kontraszt

–Szín kontraszt és világosság kontraszt

–Szimultán és szukcesszív kontraszt

–Világosság-, színezet- és színezetdússág

kontraszt

Szín kontraszt és világosság kontraszt; az él-kontraszt

Felület-kontraszt(Nemcsics után)

Példa szimultán kontraszt jelenségre(Nemcsics után)

A szimultán kontraszt megváltoztatja a színérzetet

(Nemcsics után)

Két kisérlet

a szukcessziv kontraszt jelenség

bemutatására

Példa a színezet kontrasztra(Nemcsics után)

Példa a világosság kontrasztra(Nemcsics után)

A Benham-effektus

A Benham-tárcsa

másodpercenként 8 – 12 fordulata esetén virtuális színek jelennek meg a szemünk előtt.

A Benham - effektus

A Benham-effektust szukcesszív és szimultán kontraszt jelenségek váltják ki.

További szép tárcsák(Kucsera Itala tervei)

Az adaptáció

• Alapja: a látópigmentek dinamikus egyensúlya

• Fajtái: – Világosság adaptáció (2 foton...100 000 lx)– Színadaptáció (Színkonstancia)

• Von Kries törvény– Inger * érzékenység = const (adaptációs idő!)– A hárm csap-típus egymástól függetlenül adaptál

Az adaptáció: a szem alkalmazkodása a változó fény-viszonyokhoz.

• A szem adaptációs mechanizmusai:– A pupilla méretének változása (2…10 mm átmérő: kb 25-

szörös fénymennyiség változás)

– A nappali receptorok (csapok) és az éjszakai receptorok (pálcikák) átváltása (kb 1000-szeres érzékenység változás)

• Fotopikus látás: csak a csapok működnek

• Scotopikus látás: csak a pálcikák működnek

• Mezopikus látás: a csapok és a pálcikák is működnek

– A pigmentek mennyiségének változása (egyensúlyi állapot a folytonos bomlás és termelődés során, mintegy 12 nagyságrendnyi érzékenység változás)

A csapok és pálcikák spektrális érzékenységi tartománya eltérő. A pálcikák kb 1000-szer

érzékenyebbek.

A csapok spektrális érzékenysége

• Protos (L)

• Deuteros (M)

• Tritos (S)

Világos adaptáció - sötét adaptáció

Adaptációs görbék1 Troland (Td) a megvilágítása a retinának, ha 1 cd/m2 fénysűrűségű

felületet nézünk 1 mm2 felületű pupillán kereszutül)

Az adaptáció-képesség határai

• Felső határ: vakítás– A protos és a deuteros telítésbe megy: sárga színészlelet

(Bezold-Brücke jelenség: kék-sárga látás)

– Mindhárom receptor telítésbe megy: fehér színészlelet

• Alsó határ: a protos-deuteros összegzés nem működik– Nincs sárga színészlelet, csak vörös és zöld

(Bezold-Abney jelenség: vörös-zöld látás)

– A tritos nem működik: nincs kék színészlelet

Tovább csökkenő megvilágítás: mezopikus látás– Purkinje-jelenség: „a kék óra”

A Purkinje - jelenség

A „kék óra”

A színészlelet kialakulása

• A színészlelet az agyban, az idegrendszeri kiértékelés során alakul ki.

• Lépései:– Páronkénti összehasonlítás– Ellentét-párok kialakulása– Összegzések– Tanulás– Emlékek, asszociációk

A csapok R, G és B érzetét az idegrendszer 3 ellentét-párrá alakítja át:

A színérzékelés második szintje

Az opponencia elmélet:

CRG = L – M

CBY = S - (L + M)

V() = 1,7*L + M-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

400 450 500 550 600 650 700(nm)

CYB

CRG

V()

Relatív jelerősség a hullámhossz függvényében

A három ellentét-pár

A látási információ idegrendszeri feldolgozása

A színek pszichofizikai jellemzői

Érzetek: L, M, S

-------------------------------------------------------------

Pszichofizikai jellemzők: –Világosság (Lightness, brightness)–Színezet (Hue)–Színezetdússág (Saturation, telítettség)

-------------------------------------------------------------

Hogyan lesz az érzetből észlelet

(pszichofizikai jellemző)?

A retina felépítése

A retina felépítése

A retina vastagsága kb. 0.5 mm.Öt rétegből áll:

– Receptor-réteg (Csapok és pálcák)– Bipoláris sejtek rétege (A csapok és pálcák idegi jeleit továbbítják

a ganglion sejtekhez)– Horizontális sejtek rétege (A csapok illetve a pálcák között

létesítenek összeköttetést)– Ganglion sejtek rétege (A bipoláris sejtektől a látóideghez

továbbítják az idegi jeleket)– Amacrine sejtek rétege (A ganglion sejtek között létesítenek

kapcsolatot)Axon: hosszú ideg nyúlvány, amely az idegi jeleket továbbítjaSzinapszis: kapcsoló felület az idegsejtek közöttDendrit: fogadja a bemeneti jeleket a többi idegsejttől

A retina idegsejt típusai

Az érzeteket a neurális hálózat dolgozza át.

Az átdolgozás már a retinán elkezdődik.

Az idegi jelek „matematikai” feldolgozása:

– Serkentés – pozitív előjelű jel továbbítás ( „on” ganglion és bipolár sejtek)

– Gátlás – negatív előjelű jel továbbítás („off” ganglion és bipolár sejtek)

– Összegzés – a horizontális és az amacrine sejtek által)

Neumann János: A számítógép és az agy

A neurális hálózatok elmélete

A retina rétegei

A szemtől az agyig

A látóközpontok az agyban

Az alakfelismerésre szakosodott területek

Ajánlott irodalom

• B.A. Wandell: Fundations of Vision, Sinauer Associates, Inc.1995

• Gegenfurtner-Sharpe: Color Vision from Genes to Perception, Cambridge University Press, 1999

• Julesz: Dialógusok az észlelésről, Typotex, 2000

• Gregory: The Intelligent Eye, McGraw Hill, 1971

• Alberth Béla: Szemészet, Medicina, 1995

• Commission Internationale de lEclairage: Colorimetry, 2000

• MSz 9620 Világítástechnika, Színtechnika

Ajánlott irodalom

• Ábrahám: Optika, McGraw Hill, 1998

• Ferenczy: Video- és hangrendszerek, Tankönyvkiadó, 1986

• Kardos: Tárgy és árnyék, Akadémiai Kiadó, 1984

• Goethe: Színtan, Corvina, 1983

• Lukács: Színmérés, Műszaki Könyvkiadó, 1982

• Bernolák: A fény, Műszaki Könyvkiadó, 1981

• Hurvich: Color Vision, Sinauer, 1981

• Itten: A színek művészete, Corvina, 1978

• Neumann János: A számológép és az agy, Gondolat, 1972

• Ulric Neisser: Megismerés és valóság, Gondolat, 1984

VÉGEa 2. résznek