Látás – észlelet

Látószervünk működése

• bemenő optikai rendszer• fiziológiai - biológiai jelfeldolgozás• agyi mechanizmusok: pszichológiai

jelfeldolgozás• környezetből származó fény-inger, vagy

-stimulus• idegi gerjesztések: fény-érzet• feldolgozott információ: fény- észlelet

Látószervünk működése, 2

• a szem leképező mechanizmusa • retina: csapok és pálcikák: a fényinger ideg

ingerületté való alakítása• az agy felé továbbítandó ingerületek kialakulása a

retinában• idegpályák mechanizmusa• agyi feldolgozás: észlelet kialakulása

– a mentális kép összetevői:forma, mozgás, szín információk

– asszociációk kialakulása: tárgy (pl. betűkép) azonosítása

A szem szerkezete• szaruhártya v.

cornea

• sárgafolt v. fovea

• ideghártya v. retina

• pupilla: 2 ... 8 mm

• szivárvány- hártya v. írisz

A szem szerkezete

Képalkotás a szemben

• a corena és szemlencse képezi le a külvilágot a retinára

• dioptria: d = 1/ff: fókusztávolság m-ben mérve

• leképezési hibák a szemben– határvonal élessége– kromatikus aberráció

Határvonal leképzése a szemben

0

0.5

1

-2 -1 0 1 2

szögtávolság határvonaltól, szögperc

rel.

meg

vilá

gítá

s

Kromatikus aberráció

-0,5

0

0,5

1

1,5

400 500 600 700

hullámhossz, nm

Kro

mat

ikus

abe

ráci

ó, d

iopt

ria

Egyszerű lencse szín-hibája

Kromatikus aberráció hatása látásunkra

• rövidhullámhosszú sugarak (kék fény) erősebben törik meg, mint a hosszúhullámhosszú sugarak (vörös fény)

• ha a kék fényre fókuszálunk (A), vörös gyűrű jelenik meg

• ha a zöld fényre fókuszálunk (B), magenta (bíbor) gyűrűt látunk

• ha a vörös fényre fókuszálunk (C), kék gyűrűt látunk

• sose használjunk egyszerre vörös és kék színt információ megjelenítésre!

Látásélesség• sugárizmok domborítják a szemlencsét,

akkomodáció (eltérések: aberráció)– kb. 0,25 dioptriás oszcilláció

• a két szemtengely azonos helyre kell, hogy irányítsa a szemet, hibája: phoria– fentiekhez izommozgatás kell: fáradás

• a szem irányításának apró mozgásai: hippus• akkomodációs helyek megkeresése: versio és

saccadok – újraakkomodálás fárasztó, ha új távolságra kell

akkomodálni– 10°-os irányváltás kb. 40 ms

A pupilla szerepe

• adaptáció: a környezeti fénysűrűséghez való igazodás, pupilla átmérő csökken a növekvő fénysűrűséggel: 8 ... 2 mm

• látóélesség nő növekvő fénysűrűséggel, csökkenő pupilla átmérővel

• a pupilla átmérő változási sebessége fénysűrűség-irány változás függvénye

A pupilla területének változása az

adaptációs fénysűrűség (L) függvényében

Pupilla átmérő változás: sötét – 300 cd/m2

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5

T, s

pu

pil

la á

tm.,

mm

Pupilla átmérő változás: 300 cd/m2– sötét

2

3

4

5

6

7

8

0,1 1 10 100 1000

T , s

pu

pil

la á

tm.,

mm

Látóélesség

• Landolt-C teszt: 1’nyílás a határ• Snellen és Kettesy féle teszt• rács periodicitás teszt: 1°-ra eső rácsállandók

száma• noniusz teszt: 10 x érzékenyebb, mint a Landolt-C

teszt, jó látóélességű személy 0,1’-es eltérést lát

Látóélesség függ a világítástól és a kontraszttól

Landolt-C gyűrűk

S

S5S

Kettesy féle tábla, a tábla egymás alatt elhelyezkedő két részét

egymás mellé vetítettük

Rács periodicitás és nóniusz teszt

Látóélesség fénysűrűség függése

• Weber-Fechner törvény (L = 1 ... 100 cd/m2)

L/L = Konst • Észlelhetőség határa L/L = 1,05 : 1,

ebből származik a „szürke árnyalat – shade of grey”: éppen észlelhető lépcső:1,057 ~ 1,41

• Villogó fények: 1,005:1– leghatékonyabb figyelemfelkeltésre:

1/3°, 1 ... 5 felvillanás/s– optikailag keltett epilepszia !

Akkomodáció változása az életkorral

1 1 c m

5 0 é v e sK ö z e l p o n t 5 0 c m

5 0 é v e sK ö z e l p o n t 1 1 c m 5 0 c mT á v o l p o n t :

É l e s l á t á s t a r t o m á n y a

É l e s l á t á s t a r t o m á n y a

2 d i o p t r i ak o r r e k c i ó v a l

2 0 é v e sK ö z e l p o n t

É l e s l á t á s t a r t o m á n y a

T á v o l p o n t : 00

T á v o l p o n t : 0 0

Átlagos akkomodációs tartomány

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100

Életkor, év

Átl

ago

s ak

kom

od

áció

s ta

rto

mán

y,

dio

ptr

ia

Az akkomodációs tartomány változása az életkorral

életkor, év

közel-pont, cm

távol-pont, cm

meg-jegyzés

20 11 -

50 50 korr.nélkül

50 11 50 korr.-val

Számítógépes munkahely távolságai

Korrekció mono- bi- és multifokális szemüveggel

Képernyőre való akkomodálás

feltekintés, távolra nézés esete

képernyőre tekintés

klaviatúrára tekintés

jó világítás kis fénysűrűség bifokális sz.ü.

távolra és képernyőre való akkomodálás számára készült bifokális sz.ü.

multi-fokális szemüveg

nagy megvil. kis megvil.

feltekintés, távolra nézés esete

képernyőre tekintés

klaviatúrára tekintés

Különböző korrekciók hatása

A tökéletes látás és eltérései

• emmetropia , vagy „tökéletes” látás• hiperopia, vagy messzelátás • myopia vagy közellátás • presbyopia az akkomodációs tartomány

beszűkülése• astigmia stb., további látási eltérések

Az optikai jel feldolgozása a retinán

• A cornea és szemlencse leképezi a külvilágot a retinára: fény inger kép

• A retinán fényérzékelők: csapok (nappali és színes látás) és pálcikák alakítják az ingert ideg-ingerületté

• további sejtek a retinában előföldolgoznak, majd az agy felé továbbítják a jelet, ahol kialakul a fény észlelet kép

A retina szerkezete

Retina, részlet

Csapok és pálcikák

Fényérzékelő sejtek

• csapok koncentrációja nagy a foveában (látógödör, sárga folt)

• pálcika koncentráció nagy a periferiális tartományokban

• fovea központi tartománya a foveola• ~ 120 millió pálcika (sötétben látás) és• ~ 5 millió csap (szín-látás)

A csapok és pálcikák eloszlása a retinán

Spektrális érzékenységek

• pálcikák színvakok: rhodopszin v. látóbíbor• csapok: 3 különböző abszorpciójú csap-

pigmens: – L (long), hosszú hullámhosszon érzékeny– M (medium), közepes hullámhosszon érzékeny– S (short), rövid hullámhosszon érzékeny

• Mikropipettás vizsgálatok

Pálcika látás színképi érzékenysége

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

350 400 450 500 550 600 650 700

hullámhossz, nm

szín

kép

i é

rzé

ken

ysé

g

Csapok színképi érzékenysége

Az L-, M-, S-csapok eloszlása a

foveában és annak környezetében

Adaptív optika nélkül és adaptív optikával készült retina felvételek

A fovea szerkezete

• ~ 10°-os tartományban még elsősorban csap látás, de van pálcika kölcsönhatás is; L:M:S = 40:20:1

• ~ 4°-os tartományban sárga pigmentáció: macula lutea, szelektív szűrő

• 2°-on belül jó szín és éleslátás• ~ 1°alatt foveola: nincs S-csap: kék-sárga

színtévesztő (tritanop), saccadok (éleslátás) miatt látunk

Világosban – sötétben látás

• világosban-, fotopos-látás: csap látás; 3 cd/m2 felett

• sötétben-, szkotopos-látás: pálcika látás;10-3 cd/m2 alatt

• alkonyi-, mezopos-látás: a két tartomány között, mind a csapok, mind a pálcikák aktívak

Az emberi látórendszer felépítésének

sematikus ábrája

Az ikertest metszeti képe

Látóélesség fénysűrűség függése

• 4 szögperc látószögű, 1/5 s-re felvillantott jel láthatósági határértéke a háttér fénysűrűsé-gének függ-vényében

0,1

1

10

100

1000

0,001 0,01 0,1 1 10 100

L háttér, cd/m2

Lje

l, cd

/m2

Retinális előfeldolgozás

• bipoláris-, amakrin- és ganglion sejtek előfeldolgozzák a csapok és pálcikák nyújtotta jelet:– centrum-környezet szembe kapcsolódó jel– L, M, S csap jel átkódolása:

• világos - sötét (achromatikus) jelpár• vörös - zöld• sárga - kék antagonisztikus jel

Retinális előfeldolgozás

Opponens jelfeldolgozás

L, M, S csap jel átkódolása

• világos – sötét (achromatikus) jelpár:A = aL + bM, magnocellurális idegpályák

• vörös – zöld jelpár:T = cL - dM

• sárga – kék jelpár:D = eL + fM – gS

parvocellurális idegpályák, antagonisztikus jelek

A T és D jelek kialakulása az L-, M-, S-csap jelekből

A látásérzet útja a szemtől az agyig

• kereszteződés, vagy chiasma opticum• ikertestek, corpus geniculatum laterale

– befutó idegköteg: tractus opticus – továbbvezetés: látókisugárzás, vagy radiatio

optica

• látó cortex, forma, mozgás, szín stb. feldolgozás, észlelet kialakulása