Зрительные иллюзии

Каждому детектору соответствует специальный тип ганглиозных клеток (см. Сетчатка). Например, охотничье (пищедобывательное) поведение лягушки запускает маленькое подвижное черное пятнышко — стимул, вызывающий реакцию в ганглиозной клетке сетчатки — детекторе пятна. При замене такого стимула на большое темное пятно пищевая форма поведения сменяется на оборонительную, при этом активизируются клетки — детекторы затемнения. В сетчатке рыб насчитывается не менее 10 типов детекторов. Это значит, что обработка изображения в сетчатке у рыб идет одновременно по крайней мере по 10 параллельным каналам. Каждая ганглиозная клетка-детектор связана с определенным набором рецепторных клеток через специальные биполяры, горизонтальные и амакриновые клетки. У высших животных детекторы обнаруживаются электрофизиологами не в сетчатке, а в центральных отделах зрительной системы — в разных проекционных зонах коры. Смысл такого смещения функционально аналогичных элементов от периферических отделов в центральные можно представить следующим образом. Любая специфическая обработка зрительной информации, приводящая к выделению какого-либо одного параметра зрительного стимула, связана с неизбежной и необратимой потерей информации, поэтому такая фильтрация информации у животных с ограниченным набором поведенческих реакций может производиться и в сетчатке. У животных с более сложным поведением в центральные отделы мозга, обладающие большими вычислительными возможностями и способные к более детальной обработке, должна поступать полная, а не профильтрованная сквозь сито детекторов сетчатки информация.

Формирование связей между элементами зрительной системы во многом определено, «запрограммировано» генетически, но в окончательном становлении зрительной системы, особенно ее высших мозговых отделов, большую роль играет и нормальный зрительный опыт. Врачи-офтальмологи знают, что ребенок в возрасте до 7-10 лет, лишенный временно (на несколько дней) возможности смотреть двумя глазами (например, из-за травмы) теряет способность воспринимать глубину, затрудняется при решении стереозадач, у него может развиться скрытое косоглазие. Эти наблюдения подтверждены и в специальных экспериментах на животных. Решение зрительных задач по цветоразличению, узнаванию формы, движению, стереопсису требует, по-видимому, разных нервных механизмов (стратегий), и поэтому существует тенденция разведения их по разным каналам. Так, у лягушки в крыше среднего мозга производится анализ формы, размера, знака контраста, в промежуточном мозге — цвета, в таламусе — направления движения. Есть такое разделение и у высших животных.

Перспективы исследований

Зрительную систему человека и животных исследуют давно. Известна физическая природа стимула — света. Понятно, где начинается процесс восприятия и в каком направлении развивается. Возникает законный вопрос: каким образом вся эта информация в конце концов собирается вместе при восприятии и формировании зрительного образа? Наука пока не дает ответа. Но это не значит, что вопрос принципиально неразрешим. Исследования активно ведутся с разных сторон. Используются разнообразные методы: самонаблюдение, психофизика, сравнительно-физиологические и морфологические исследования на животных разной степени сложности организации, живущих в разных условиях зрительного окружения. Проводятся электрофизиологические, биохимические, гистохимические, электронно-микроскопические, иммунохимические и др. исследования свойств нейронов; генетические и молекулярно-генетические исследования зрительных пигментов. Большие надежды возлагают на моделирование отдельных блоков и зрительного процесса в целом.

Агнозии – нарушения различных видов восприятия, возникающие при поражении коры больших полушарий и ближайшей подкорки при сохранности элементарных функций анализаторов.

Виды зрительных агнозий:

1. Предметная агнозия. Возникает при поражении 18, 19 полей (нижняя часть затылочной области). В грубых случаях при двусторонних поражениях. Больной видит как будто все (поля, цветоощущение и т.д.), но он не узнает предметы. На ощупь может назвать. Ведут себя как слепые: ощупывают предметы, ориентируются по звукам. Менее грубые случаи: по картинкам не может узнать изображенные предметы или не может выполнить сенсибилизированные пробы (перечеркнутые контурные изображения), фигуры Поппельрейтора (фигуры наложены друг на друга – Больные не могут вычленить предметы), проба, когда Больной должен узнать в недорисованных рисунках предметы. Легкие нарушения: увеличиваются пороги узнавания. Фрагментарность и вычленение отдельных признаков предмета, которых недостаточно для идентификации объкта (ключ – нож). Левое полушарие поражено: ошибки по типу перечисления деталей. Правое полушарие: отсутствие самого акта идентификации (нет целостной картины).

2. Оптико-пространственная агнозия. Поражение верхней части 18, 19 полей (верхний затылок). Грубые случаи: нарушение ориентации пространственных признаков изображенных объектов, зрительно воспринимаемых. Нарушена ориентировка в пространстве (нарушается система координат). Нарушается ориентировка в сторонах света, не понимают, где верх – низ. В менее грубых случаях Больного путает лево – право. Если нарушено правое полушарие, то нарушается одностороннее левостороннее игнорирование; человек не может рисовать, не может передать признаки предмета. Возникают сложности в быту. Нарушается чтение и письмо. Пробы: в беседе, рисунок обуви (где правый, где левый), определение времени по часам, копирование (дается участок карты – какой правильный). Если примешиваются апраксические нарушения, то здесь идут нарушения праксис позы. Апрактоагнозия – сочетание двигательных пространственных расстройств со зрительными пространственными расстройствами. Агнозия глубины. Нарушения картографии. Трудности считывания информации.

3. Буквенная агнозия (символическая). При поражении левого полушария на границе височной и затылочной областей Больного не узнает буквы и цифры (символы). Пространственный фактор может быть сохранен. Могут копировать буквы, но назвать их не смогут. Больные правильно воспринимают предметы, распадается навык чтения.

4. Цветовая агнозия. Возникает при поражении затылочной области, более точно сказать трудно. Цветоощущение сохраняется. Больные не могут соотнести цвет с предметом. При предъявлении карточек Люшера, он называет цвета, но если спросить какого цвета апельсин, он не сможет назвать. Они не могут представить себе цвет. У Больного нарушено воображение цветов. У них нарушена категорицазия цветов. Корковая слепота на цвета при нарушении цветового поля. Больные не различают цвета вообще. Амнезия на названия цветов.

5. Симультанная агнозия. Правостороннее поражение или обе стороны поражены. Затылок ближе к темени. Нарушена симультанность восприятия – нарушено восприятие нескольких предметов одновременно. Возникает атоксия взора – глаза на одном месте (неподвижны). Больные не могут перейти улицу. Страдает восприятие в целом. В жизни Больные почти недееспособны.

6. Лицевая агнозия. Поражение правого полушария (затылок). Потеря способности распознавать реальные лица или их изображения. Грубые случаи: не узнает своего лица, лица родственников, знакомых. Проба: лица известных людей. Легкие случаи: не узнают лица родственников на фотографиях. Может описать отдельные части лица. Нарушено восприятие эмоций, которые считываются по мимике (гнев, радость, страх, испуг, удивление). Редко встречается как отдельное заболевание, входит в другие агнозии.

ЗРИ́ТЕЛЬНЫЕ ИЛЛЮ́ЗИИ (обманы зрения), систематические ошибки зрительного восприятия, а также различные искусственно создаваемые зрительные эффекты и виртуальные образы, основанные на использовании особенностей зрительных механизмов (см. Зрение ).

Использование зрительных иллюзий

С давних пор люди не только поражаются обманам зрения и забавляются зрительными иллюзиями, но и сознательно используют их в своей практической деятельности. Уже тысячи лет зрительные иллюзии целенаправленно используются в архитектуре для создания определенных пространственных впечатлений, например, для кажущегося увеличения высоты и площади залов. Еще более эффективно зрительные иллюзии используются в изобразительном и цирковом искусстве. Зрительные иллюзии стали основой кинематографии и телевидения, учитываются в полиграфии и в военном деле. Создаваемая при помощи технических средств виртуальная зрительная реальность занимает в жизни современного человека огромное место и тесно переплетается с действительностью.

Природа зрительных иллюзий

Зрительные иллюзии связаны с некоторыми ограничениями и погрешностями процесса переработки информации в зрительной системе. Действительно, при рассматривании определенных объектов в специфическом окружении или в особых условиях наблюдения человек зачастую не вполне правильно оценивает размер, форму или цвет объектов, характер их движения, условия освещения и т. д. Часто «ошибочные» видимые образы очень убедительны, и человек, как правило, не может их «откорректировать» по своему желанию, даже если прекрасно осведомлен о том, что он должен был бы видеть, если бы зрение его не обманывало. Кроме того, к разряду зрительных иллюзий относят не только систематические ошибки восприятия, но и множество изобретенных людьми впечатляющих зрительных эффектов, в основе которых лежат фундаментальные свойства зрительных механизмов, а не их недостатки. Таким образом, большинство классических иллюзий, демонстрирующих значительные отличия параметров видимого образа от физических параметров объекта, имеет смысл рассматривать как проявление таких «недостатков» зрительной системы, которые фактически являются продолжением ее достоинств.

В научной и популярной литературе описаны многие сотни зрительных иллюзий. Причины некоторых из них давно установлены, а других — до конца не раскрыты до сих пор. Поскольку видимые образы являются результатом длинной цепи преобразований и анализа световых сигналов на их пути через оптический аппарат глаза, сетчатку и множество мозговых отделов зрительной системы, очевидно, что разные зрительные иллюзии могут отражать особенности функционирования разных звеньев этого пути. В связи с этим зрительные иллюзии естественным образом распадаются на ряд категорий.

Одни зрительные иллюзии объясняются свойствами оптического аппарата глаза, другие отражают особенности связей между нейронами сетчатки или зрительной коры, третьи определяются характером взаимодействия двух глаз, четвертые порождаются процессами адаптации или утомления, пятые связаны инерционными свойствами нервных путей, шестые — с влиянием глазодвигательной системы и т. д. Однако процесс познания природы зрительных иллюзий осложняется тем, что причины большинства зрительных иллюзий носят множественный характер, т. е. в эти иллюзии вносит вклад целый комплекс факторов, относящихся к разным этапам процесса переработки зрительной информации.

История изучения зрительных иллюзий

Систематическое изучение зрительных иллюзий началось примерно с середины 19 века. Во второй половине 19 — начале 20 веков было создано множество тестовых изображений, демонстрирующих наличие значительных ошибок в оценке размеров и формы геометрических фигур. В основе этих зрительных иллюзий лежит то обстоятельство, что на формирование видимого образа данного объекта всегда в большей или меньшей мере влияют объекты, располагающиеся по соседству с ним в поле зрения. Иными словами, наше зрительное впечатление о величине и форме объекта зависит от контекста, в котором он рассматривается. Это свойство нашего зрения было замечено очень давно. В частности, было обнаружено, что на воспринимаемую длину, кривизну и ориентацию линий большое влияние оказывают размеры фигур, в которые они включены, а также наличие прилегающих или пересекающих линий. Многие из придуманных в то время геометрических зрительных иллюзий стали классическими.

Прогресс техники в последние десятилетия неизмеримо увеличил возможности создания новых иллюзий, большая часть которых относится к числу динамических,    т. е. возникающих при наблюдении подвижных и меняющихся изображений, которые удобно генерировать при помощи компьютерной техники.

Геометрические иллюзии

Одна из самых популярных и изученных зрительных иллюзий — иллюзия Мюллера-Лиера (Mueller-Lyer, 1889) Р1. Исходный рисунок содержит два равных горизонтальных отрезка с прилегающими более короткими отрезками разной ориентации, создающими впечатление стрелок и усиков. Большинству испытуемых отрезок со стрелками кажется значительно короче отрезка с усиками. Если уменьшать отрезок с усиками до тех пор, пока он не покажется равным отрезку со стрелками, у многих взрослых людей объективная разница в длине отрезков превысит 30% (ошибки в оценке длины изолированных отрезков обычно не превосходят 1-2%).

Иллюзии Целльнера демонстрируют влияние наклонных пересекающих линий на восприятие параллельности. Можно представить 2 варианта таких иллюзий. Р2 В первом случае прямые параллельные линии пересекаются пучком лучей, расходящихся из центральной точки. Параллельные линии воспринимаются заметно искривленными — расстояние между центральными точками кажется больше, чем между крайними. Во втором случае более близкая к точке расхождения лучей вертикальная сторона квадрата кажется длиннее противоположной.

Р3 (Узор как бы изгибается во внутрь? Все квадраты не самом деле не искажены) Р4 (Узор как бы выступает вперед? На рисунке все квадраты не искажены)Зрительные иллюзии, обусловленные перспективой, возникают, если сравниваемые по величине отрезки или фигуры накладываются на сетку линий, намекающих на трехмерность сцены. При этом создается впечатление разной удаленности фигур, так как человеку трудно отрешиться от влияния своего жизненного опыта, говорящего ему, что объекты равной величины, находящиеся на разных расстояниях от глаз, должны быть видны под разными углами зрения, и наоборот — объекты, видимые под равными углами зрения, но находящиеся на разных расстояниях, должны иметь разную величину.

Р5 (Иллюзия Перельмана. Буквы на самом деле параллельны друг другу)

Р6 Иллюзия кинескопа. Какая из красных линий длиннее? Красные линии на рисунке одной длины!

Бинокулярные иллюзии

Возникновение бинокулярных зрительных иллюзий обусловлено работой механизмов бинокулярного зрения. Например, если свернуть лист писчей бумаги в трубочку диаметром около 3 см и глядеть через нее вдаль, приставив ее к одному глазу, а вторым глазом разглядывать ладонь второй руки, приставленную вплотную к дальнему концу трубки, большинство людей увидит в ладони четкую дыру, сквозь которую хорошо просматриваются удаленные предметы. Здесь бинокулярные механизмы объединяют два направления, соответствующие зрительным осям левого и правого глаз, в одно направление.