Объемное видение трехмерного пространства
Уже многие века учёным известно, что два глаза – лучше, чем один. Римский врач Гален заметил, что изображения, получаемые из разных глаз, немного различаются, также как Леонардо да Винчи много веков спустя. Если открыть только один левый глаз, а затем только правый, можно увидеть, что изображение выглядит одинаково, но немного сдвигается.
В 1830 году английский учёный и изобретатель Чарльз Уинстон понял, почему различия между двумя изображениями позволяют мозгу создать ощущение глубины воспринимаемого глазом трехмерного пространства. Он даже разработал гениальное устройство, называемое стереоскопом, в которых две немного разных версии одного изображения, рассматриваемые вместе, превращаются в единую трехмерную графику.
Каким-то образом мозг объединяет эти изображения автоматически. Только в последние десятилетия учёные начали понимать, что в основе этого стереоскопического зрения, позволяющего человеку воспринимать трехмерное пространство, лежат нервные сигналы. Во многом также как различные типы клеток в языке реагируют на разные вкусы – горький, сладкий, солёный или кислый – так и разные клетки в глазу и мозге отвечают за восприятие одного типа сигналов, например горизонтального или вертикального. Чем дальше этот сигнал передвигается в мозг, тем сложнее он становится.
Неврологи нашли клетки в зрительной коре, части мозга, которая обрабатывает сигналы, поступающие из глаза, единственной задачей которых является реагирование на различия в положении изображения, передающегося от каждого глаза к мозгу. Эти клетки, называемые бинокулярными нейронами, считаются ключевыми в восприятии трехмерного пространства.
По словам лауреатов Нобелевской премии 1960-х годов исследователей Дэвида Хубеля и Торстена Визеля, мозг имеет ограниченный диапазон возможностей для развития бинокулярного зрения, в котором оба глаза используются вместе. Их исследования кошек и многие другие исследования, проведенные с тех пор, предполагают, что в случае, если развивающийся мозг не подвергается воздействию перекрывающих друг друга изображений из двух глаз (например вследствие косоглазия), то он не образует бинокулярные нейроны в зрительной коре мозга. Эти нейроны прекращают формироваться рано – в конце детства – после чего люди оказываются запертыми в двумерном мире. Однако они могут и не догадываться об этом в течение многих лет. Люди, страдающие нарушениями стереоскопического зрения, могут воспринимать многомерность пространства с помощью таких явлений как параллакс движения: например, когда человек едет на машине, объекты, находящиеся ближе всего к дороге движутся с большой скоростью, деревья вдоль шоссе движутся медленнее, а холмы на горизонте – почти не смещаются. Тот же эффект остаётся, если человек не едет, а просто двигает головой из стороны в сторону.
Недавно профессор оптометрии калифорнийского университета провел исследование, в ходе которого пять взрослых людей, выросших с нарушениями стереоскопического зрения, научились видеть трехмерное пространство в полном объеме. В ходе своего эксперимента профессор Леви обнаружил, что наилучшие результаты в восприятии стереоскопических изображений у его подопечных были подкреплены мономолекулярными сигналами, такими как относительные размеры и затемнение.
В отличие от большинства испытаний в клинических условиях, которые в первую очередь стремятся подтолкнуть пациента признать несоответствие изображений, поступающих от двух глаз, фильмы в формате 3D (использованные в испытании профессором Леви) активируют все виды раздражителей, обеспечивая глубину изображения всеми возможными способами. Когда ученый расположил монокулярные сигналы в тренировочных упражнениях, он получил хорошие результаты. 3D фильмы могут работать таким же способом. Разработчики трехмерных фильмов всё время думают о том, как подчеркнуть объёмность изображения, хоть и делают это только ради развлечения. Интуитивно, они используют монокулярные сигналы, на которые каждый день частично полагаются люди, страдающие стереослепотой. Кроме того, смотреть фильмы гораздо веселее, чем повторять однообразные скучные тесты в клинике, и человек без труда может сосредоточиться на несколько часов. Сейчас врачи делают всё возможное. Чтобы усовершенствовать свои методы лечения стереослепоты, основываясь на результатах этих исследований.
Ответить
Want to join the discussion?Feel free to contribute!