Түсті көру биофизикасы

Әр түрлі феномендері түрлі-түсті көрудің әсіресе анық көрсетеді, ол, көру түйсігі ғана байланысты емес түрін ынталандыру және жұмыс рецепторлардың, сондай-ақ сипаттағы өңдеу сигналдарды жүйке жүйесі. Әр түрлі учаскелері көрінетін спектрін болып көрінеді бізге басқаша боялған, әрі байқалады үздіксіз өзгерту сезіну кезде күлгін және көк арқылы жасыл және сары — қызыл. Сонымен қатар, біз қабылдауға түсті, жоқ спектрінде, мысалы, күлгін тон, яғни араластыру кезінде қызыл және көк түсті. Мүлдем әр түрлі физикалық жағдайы көзбен көру ынталандыру әкелуі мүмкін идентичному қабылдауға түсті. Мысалы, монохроматический сары түс ажыратуға мүмкін емес атынан белгілі бір қоспаны таза жасыл және таза қызыл.

Феноменологию цветовосприятия сипаттайды заңдар түрлі-түсті көрудің шығарылған нәтижелері бойынша психофизикалық эксперименттер. Негізінде осы заңдардың кезеңде 100-ден астам жыл әзірленді бірнеше теориялар түс көру. Және тек соңғы 25 жылда немесе осылайша астам мүмкіндігі пайда болды тікелей тексеру бұл теория әдістерімен электрофизиология — тіркеу арқылы электр белсенділігін жалғыз рецепторлардың нейрондық көру.

Феноменология цветовосприятия

Көрермендер әлем адамның қалыпты түсті көру өте қаныққан цветовыми мөлдір. Адам ажырата шамамен 7 миллион түрлі түс бар. Салыстырыңыз — көздің тор қабығындағы көздің саны да 7 миллионға жуық колбочек . Дегенмен, жақсы монитор күйде көрсету шамамен 17 миллион палитрасы (дәлірек айтсақ, 16’777’216).

Барлық осы жиынтығы бөлуге болады екі сынып — хроматические және ахроматические түстер. Ахроматические түстер құрайды табиғи реттілігі ең жарқын ақ — терең қара келетін сезім қара бұл құбылыс бір мезгілде керісінше (сұр, ал ақ фонда, меніңше, қараңғы қарағанда, сол ең фигурасы қараңғы ). Хроматические түстер байланысты бояумен бетін заттар мен сипатталады үш феноменологическими қасиеттерге ие: түсті реңіне, толықтығымен және светлотой. Егер жарқырайтын жарық ынталандыру (мысалы, түрлі-түсті жарық көзі) белгісі «светлота ауыстырылады белгісі «жарық» (яркость). Монохроматические жарық ынталандыру бірдей энергиясымен, бірақ әр түрлі толқын ұзындығы тудырады, әр түрлі сезім жарықтық. Қисық спектрлі жарықтық (немесе қисық спектрлі сезімталдық) үшін фотопического және скотопического көру негізінде құрылады жүйелі өлшеу сәулелену энергиясы, ол үшін жарық ынталандыру әр түрлі толқын ұзындығы (монохроматические ынталандыру) шақырсаңыз тең субъективті сезім жарықтық.

Түстік тон құрайды «табиғи» кафедрасы . Сандық ол мүмкін ретінде бейнеленген түс шеңбері, онда бойда дәйектілігі түрі бар: қызыл, сары, жасыл, көгілдір, қарақошқыл, қайтадан қызыл. Тон және қанықтығы бірге анықтайды, түсі, немесе деңгейі түсті. Қанықтық анықталады, қандай да түсті ұстау, ақ немесе қара. Мысалы, егер таза қызыл араластырып, ақ, онда әдеттен қызғылт түсі. Кез-келген түсі ұсынылуы мүмкін нүктесі в трехмерном «түсті теле». Бірі мысалдар «түрлі-түсті денелер» — түс саласы неміс суретшісі Ф. Рунге (1810). Әр түске мындасыз сәйкес келеді белгілі бір учаскесі орналасқан жер бетінде немесе ішінде. Мұндай ұсыну үшін пайдаланылуы мүмкін сипаттау мынадай ең маңызды сапалы заңдар цветовосприятия.

Жарнама түсті континуум құрайды; басқа сөзбен айтқанда, жақын түсті ауысады бір басқа қалыпты, өзгерістер.
Әрбір нүкте түсті теле мүмкін нақты айқындалған үш айнымалы.
Құрылымында түс дененің бар полюсные нүктелері — осындай қосымша түсті, қара және ақ, жасыл және қызыл, көк және сары, орналасқан қарама-қарсы жақтарында сала.
Қазіргі метрикалық түс жүйелерінде цветовосприятие сипатталады негізінде үш айнымалы — үн, толығуын және светлоты. Бұл түсіндіру үшін заңдар ығысу гүл, талқылайық төменде анықтау үшін деңгейлері бірдей түс сезінуін. «Метрикалық үш өлшемді жүйелерінде кәдімгі түс сала арқылы оның деформация құрылады несферическое түстік денесі. Құру мақсатында осындай метрикалық түстік жүйелер (Германия пайдаланылады түс жүйесі DIN әзірленген Рихтером) болып табылады физиологиялық түсініктеме түс көру, дәлірек айтқанда, бір мәнді сипаттау ерекшеліктерін цветовосприятия. Дегенмен, қашан қойылады толық физиологиялық теориясы түс көру (әзірге мұндай теория әлі жоқ), ол қабілеті де болуы керек түсіндіру құрылымын түрлі-түсті кеңістік.

Түстерді араластыру

Аддитивті араластыру гүл жүргізіледі кезде жарық сәулелері әртүрлі толқын ұзындығы төмендеп бір нүктеге көз торшасы. Мысалы, аномалоскопе — аспабында үшін пайдаланылады диагностика бұзушылықтар түс көру, — бір жарық ынталандыру (мысалы, таза сары толқын ұзындығы 589 нм) қызметкерлеріне бір жарты шеңбер, ал кейбір қоспасы гүлдер (мысалы, таза қызыл, толқын ұзындығы 671 нм және таза жасыл толқын ұзындығы 546 нм) — басқа оның жартысын. Аддитивті спектрлік қоспасы береді сезім, осыған ұқсас таза түсі, болуы мүмкін табылған келесі теңдеуі «араластыру»гүлдер:

а (қызыл, 671) + b (жасыл, 546) @ c (сары, 589) (1)

Символ @ білдіреді эквиваленттілік сезім бар математикалық мағынасы, a, b және c коэффициенттері жарықтандыру. Адам үшін қалыпты түсті көру үшін қызыл құрайтын коэффициенті болу шамамен тең 40, ал жасыл құрамдас бөлігі — шамамен 33 салыстырмалы бірліктер (егер 100 бірлік взять жарықтандыру үшін сары құрамдас бөлігі ).

Сіз екі монохроматических жарық ынталандыру, бір диапазонында 430-дан 555 нм, ал басқа диапазонында 492 дейін 660 нм, араластырып, олардың аддитивно, онда түс өңін получившейся түс қоспасының не ақ, не сәйкес таза түсі, толқын ұзындығы арасындағы длинами толқындар смешиваемых түсті. Алайда, егер толқын ұзындығы бір монохроматических ынталандыру асса, 660, ал басқа — жоқ, жетеді 430 нм болса, онда өнімділігі: қызыл түс үндерін, олардың спектрінде жоқ.

Ақ түс. Әрбір түс тонның түсті айналымда бар осындай басқа түс температурасы, араластыру береді түсі ақ болады. Тұрақтылар (салмақтық коэффициенттері a мен b) теңдеулер араластыру

a {F 1 } + b {F 2 } @ K {ақ} (2)

байланысты анықтау ұғымдар «ақ». Кез-келген екі интерпритация F1, F2, ол қанағаттандырады теңдеуі (2), деп атайды қосымша гүлдермен.

Субтрактивное араластыру түсті. Ол ерекшеленеді аддитивного араластыру түсті, бұл болып табылады таза жеке процесс. Егер ақ түс жіберіп арқылы екі сүзгіні кең өткізу жолағы — алдымен арқылы сары, содан кейін арқылы көгілдір, онда получившаяся нәтижесінде субтрактивная қоспасы болады жасыл түс, себебі жарық сәулелері ғана жасыл түсті өтуі мүмкін арқылы екі сүзгі. Суретші бояулар араластыру арқылы жүргізеді субтрактивное араластыру түсті, өйткені жекелеген түйіршіктер бояулар ретінде жұмыс істейді түсті сүзгіштер кең өткізу жолағы бар.

ТРИХРОМАТИЧНОСТЬ

Қалыпты түс көру, кез-келген берілген түс өңін (F 4 ) алынуы мүмкін арқылы аддитивного араластыру үш белгілі интерпритация F 1 -F 3 . Бұл қажетті және жеткілікті шарты сипатталады келесі уравнением түс сезінуін:

a {F 1 } + b {F 2 } + c {F 3 } @ d {F 4 } (3)

Халықаралық конвенцияға сәйкес, ретінде бастапқы (басты) гүл F 1 ,F 2 ,F 3 , пайдаланылуы мүмкін құру үшін қазіргі заманғы түс жүйелерін, таңдалған, таза түсті длинами толқындар 700 нм (қызыл түс), 546 нм (жасыл түс) және 435 нм (көгілдір). Алу үшін ақ түсті болған аддитивном араластыру салмақтық коэффициенттері осы негізгі түстердің (a, b және c) байланысты болуы келесі ара қатынасты көрсетеді:

a + b + c + d = 1 (4)

Нәтижелері физиологиялық эксперименттер бойынша цветовосприятию, сипатталған уравнениями (1) — (4) ұсынылуы мүмкін диаграмма түрінде түрлі-түсті, («түрлі-түсті үшбұрыш»), ол тым күрделі сурет үшін осы жұмыста. Мұндай диаграмма айырмашылығы үшөлшемді ұсыну гүл себебі, мұнда жоқ бір параметр — «светлота». Осы диаграммада араластыру кезінде екі түсті алынатын түсі жүктеледі тікелей байланыстыратын екі бастапқы түсті. Үшін осы диаграммада табу жұп қосымша түстер, қажет тікелей арқылы «ақ нүктесін».

Түсті пайдаланылатын түрлі-түсті теледидар, өнімділігі арқылы аддитивного араластыру үш гүл, таңдалған ұқсас уравнением (3).

ТЕОРИЯСЫ ТҮС КӨРУ

Трехкомпонентная теориясы түс көру

— Дан теңдеу (3) және диаграммалар түсі не түс көру негізделген үш тәуелсіз физиологиялық процестер. «Трехкомпонентной теориясы түс көру (Юнг, Максвелл, Гельмгольц) постулируется болуы үш түрлі типтегі колбочек сияқты жұмыс істейді, тәуелсіз қабылдау, егер жарықтандыру бар фотопический деңгейі. Комбинациясы алынатын жылғы рецепторлардың сигнал өңделеді нейрондық жүйелерде қабылдау жарықтық және түс. Дұрыс, осы теория расталады заңдарында араластыру гүлдер, сондай-ақ көптеген психофизиологическими факторлар. Мысалы, төменгі шекарасы фотопической сезімталдық спектрінде түрлі болуы мүмкін тек үш құрайтын қызыл, жасыл және көк.

Алғашқы объективті растайтын деректер туралы гипотезаны бар-жоғы үш түрі рецепторлардың түрлі-түсті көрудің көмегімен алынған микроспектрофотометрических өлшеу жалғыз колбочек, сондай-ақ тіркеу арқылы цветоспецифичных рецепторных потенциалдар колбочек » сетчатках жануарлардың ие, түсті көру.

Теориясы оппонентных гүл

Негізінде мұндай нейрофизиологиялық деректер жасауға болады күрделі емес нейронды желілер, мүмкіндік береді түсіндіру, жүзеге асыру арасындағы өзара байланысты үш жүйелерімен колбочек тудыруы цветоспецифическую реакциясын нейрондық жоғары деңгейде көру.

Аймақтық теориясы

Өзінің жақтастары арасындағы әрбір тізімделген теориялар жүргізілді ыстық даулар. Алайда, қазір бұл теория деп санауға болады өзара дополняющими қехқк-түс көру. «Аймақтық теориясы Крисса, ұсынылған 80 жыл бұрын, мысырды синтетикалық бірлестіктер осы екі бәсекелес теориялар. Ол көрсеткендей, трехкомпонентная теориясы жарамды сипаттау үшін жұмыс істеу деңгейін рецепторлардың, ал оппонентная теориясы — сипаттау үшін нейрондық жүйелер жоғары деңгейін көру.

ТҮРЛІ-ТҮСТІ КӨРУДІҢ БҰЗЫЛУЫ

Әр түрлі патологиялық өзгерістер бұзатын цветовосприятие, жүргізілуі мүмкін деңгейінде көру пигменттерін деңгейінде сигналдарды өңдеу фоторецепторах немесе жоғары бөлімдерінде көру жүйесінің, сондай-ақ ең диоптрическом аппаратында көз. Төмен сипатталады түрлі-түсті көрудің бұзылуы бар туа біткен сипатта болады және әрдайым дерлік зақымдаушы екі көз. Бұзушылық жағдайлары цветовосприятия тек бір көзбен өте сирек кездеседі. Соңғы жағдайда, науқас мүмкіндігі бар баяндау субъективті феномендері бұзылған түс көру, өйткені мүмкін салыстыруға, өз сезім арқылы алынған оң және сол жақ көз.

Түрлі-түсті көрудің аномалиясы

Ақаулары әдетте деп атайды, сол немесе өзге де елеусіз цветовосприятия. Олар бойынша беріледі мұра ретінде рецессивный белгісі, сцепленный X-хромосомой. Адамның түс аномалией барлық болып табылады трихроматами, т. е., және адамдарға қалыпты түсті көру толық сипаттау үшін көзге көрінетін түсті пайдалану қажет негізгі үш түсті (оі.3). Алайда аномалы нашар ажыратады, кейбір түсті қарағанда, трихроматы қалыпты көру, тестілерінде салыстыру гүл олар қызыл және жасыл түсі басқа пропорцияда. Тестілеу аномалоскопе көрсеткендей, кезінде протаномалии сәйкес ож. (1) түстер қоспасы көп қызыл түсті, бір қалыпты, ал дейтераномалии қоспаның артық керек, жасыл. Сирек жағдайларда тританомалии жұмысы бұзылады сары-көк арна.

Дихроматы

Түрлі нысандары дихроматопсии сондай-ақ, мұраға қалдырылады да байланысты рецессивті тіркеме тіркелген Х-хромосомой белгілері. Дихроматы сипаттауы мүмкін барлық түсті, олар көреді, тек көмегімен екі таза гүл (оі.3). Ретінде протанопов және дейтеранопов бұзылғандығы жұмыс қызыл-жасыл арна. Протанопы шатасып қызыл түсі қара, қара-сұр түспен белгіленген, қоңыр және кейбір жағдайларда, өзбектерде дейтеранопам, жасыл. Белгілі бір бөлігі спектрін меніңше, оларға ахроматической. Үшін протанопа бұл аймақ арасындағы 480 495 нм, дейтеранопа — 495 500 нм. Сирек кездесетін тританопы шатасып сары және көк. Көк-күлгін соңына спектрін меніңше, оларға ахроматическим — қалай көшу, сұр — қара. Облысы спектрін арасындағы 565 және 575 нм тританопы сондай-ақ ретінде қабылдайды ахроматический.

Толық түстік соқырлық

0,01% — тен кем барлық адамдар зардап шегеді толық түс соқыр. Бұл монохроматы көреді айналамыздағы әлем ретінде қара-ақ фильм, т. е. болады, тек саралау сұр. Мұндай монохроматов әдетте бұзылуы байқалады жарық бейімделу кезінде фотопическом деңгейде жарықтандыру. Сонымен қатар, бұл көз монохроматов оңай ослепляются, олар нашар ажыратады нысаны кезінде күндізгі жарықта туғызады фотофобию. Сондықтан олар жасырын қара күннен қорғайтын көзілдірік, тіпті қалыпты күндізгі жарықтандыру. Көздің тор қабығындағы монохроматов кезінде гистологиялық зерттеу, әдетте, жоқ табады ешқандай ауытқулар. Бұл олардың колбочках орнына көру пигментін родопсин бар.

Бұзу палочкового аппаратының

Адамдар ақаулары палочкового аппаратының қабылдайды түсі қалыпты, дегенмен олардың айтарлықтай төмендеген қабілеттілігі қараңғылық адаптациясын. Себебі, мұндай «түнгі соқырлық», немесе никталопии мүмкін жеткіліксіз мазмұны употребляемой тағамда А дәрумені 1 , бастапқы зат синтезі үшін ретиналя.

Диагностика бұзушылықтар түс көру

Өйткені түрлі-түсті көрудің бұзылуы мұраға қалдырылады белгісі ретінде, сцепленный Х-хромосомой, онда олар әлдеқайда жиі кездеседі ерлер әйелдерге қарағанда. Жиілігі протаномалии ерлер шамамен 0,9% — ға, протанопии — 1,1% — ға, дейтераномалии 3-4% — ға дейтеранопии — 1,5%. Тританомалия және тританопия өте сирек кездеседі. Әйелдерде дейтераномалия кездеседі, жиілігі 0,3% — ға, ал протаномалии — 0,5%.

Бар болғандықтан, бірқатар мамандықтар қажет қалыпты түсті көру (мысалы, шоферы, ұшқыштар, машинистер, суретші-дизайнерлердің), барлық балаларды тексеру керек түсті көру үшін, кейіннен ескерілсін болуы ауытқулардың мамандық таңдау кезінде. Бір қарапайым тест пайдаланылады «псевдоизохроматические» кестелер Ишихары. Осы кестелерде жазылуы дақтар әр түрлі мөлшерлерін белгілеудің және гүлдер орналасқан, олар құрайтын әріптер, белгілер немесе сандар. Дақтар әр түрлі түсті бірдей деңгейі светлоты. Тұлғаның бұзылған түсті көру қабілетті емес көруге кейбір таңбалар (бұл түсті дақтар, олар құрылды). Пайдалана отырып, әр түрлі нұсқалары кесте Ишихары болады жеткілікті сенімді анықтауға түрлі-түсті көрудің бұзылуы. Дәл диагностика жасау мүмкін көмегімен тест араластыру гүл салынған негізінде теңдеулер (1)-(3).