Nägemine: definitsioon ja nägemissüsteemi ülevaade
Nägemine on üks meeltest. See tähendab, et inimene või loom suudab vastuvõetud valgussignaale töödelda nii, et tekib pilt väliskeskkonnast ja selle omadustest. Nägemine annab loomadele teadmisi maailmast — näiteks objekti kuju, suuruse, liikumise ja asukoha kohta. Mõned lihtsad organismid tunnevad vaid valguse ja pimeduse vahet, samas kui keerukamatel selgroogsetel ja putukatel on silmasüsteemid, mis on võimelised kujutisi moodustama ja täpsemaid visuaalseid otsuseid tegema.
Mis on nägemismeel ja nägemissüsteem?
Silmadesse jõudva nähtava valguse teabe tõlgendamise võimet nimetatakse nägemismeeleks. Nägemine ise on sellest tulenev taju — kompleksne protsess, kus sensoorsed signaalid muudetakse teadlikeks närvikogemusteks. Kõik nägemiseks vajalikud osad koos moodustavad nägemissüsteemiks nimetatava terviku.
Nägemissüsteemi põhikomponendid
- Silm — valgus siseneb läbi sarvkesta ja õpiku, mille abil fookustatakse pilt võrkkestale (retina). Võib mainida ka silma kaitse- ja tugistruktuure (silmalaud, pisaraaparaat ja silma lihased).
- Võrkkest (retina) — sisaldab fotoretseptoreid: varred (rods) ja koonused (cones). Varred on tundlikud nõrga valguse korral ja annavad must-valge nägemise, koonused vastutavad värvitaju eest ja töötavad hästi valges valguses.
- Optiline närv — edastab retina poolt genereeritud elektrilisi signaale ajju.
- Visuaalne koda ajus — signaalid töödeldakse peamiselt primaarses visuaalses ajukoores ja sellest edasi kõrgemates nägemistöötluse keskustes, kus sünteesitakse kujutisi, liikumist, värve ja sügavustaju.
Kuidas nägemine töötab lühidalt
- Väline valgus (ligikaudu 380–740 nm vahemikus) langeb objektilt peegeldunult või kiirgatult silma.
- Õpik fokuseerib valgust võrkkestale, kus fotoretseptorid muundavad valguse elektrilisteks impulsideks.
- Impulsid liiguvad optilise närvi kaudu ajju, kus need tõlgendatakse kujutistena, värvidena, liikumisena ja objektide asukohtadena.
- Aju ühendab mõlema silma vaatepunktid (stereonägemine), mis aitab hinnata kaugusi ja sügavust.
Nägemise funktsioonid ja omadused
- Värvitaju — koonused võimaldavad eristatada eri lainepikkusi ja seega värve.
- Sügavustaju — stereoskoopiline nägemine, silmade liikumine ja perspektiiv aitavad hinnata kaugusi.
- Teravus — võime näha detaile; sõltub võrkkesta tihedusest ja silma optikast.
- Liikumise tundmine — liikuva objektiga seotud muutused pildis äratavad tähelepanu ja võimaldavad reageerida.
- Adapteerumine valgusele — pupilli laienemine ja ahenemine ning retina fotoretseptorite muutused võimaldavad näha väga eri valgusoludes.
Erinevad nägemislahendused loomarajas
- Lihtsad valguse-tundlikud rakud — mitmetel varasematel eluvormidel.
- Komplekssed silmad — näiteks putukatel (kompound-eye), mis annavad laia vaatevälja ning head liikumistaju.
- Kaamerasarnased silmad — selgroogsetel, kus objekti pilt fokuseeritakse võrkkestale (inimestel, paljudel imetajatel, lindudel).
- Erilisi kohandusi — öise eluviisiga liikidel on rohkem varserakke (rohkem öövaadet), mõnel liigul on ultraviolett- või infrapunaulatuses nägemine.
Tavalised nägemishäired
- Miopia (lühinägelikkus) — kauged objektid näivad udused.
- Hyperopia (kaugnägelikkus) — lähedalt nägemine on raskem.
- Astigmastism — silma ebaühtlane kõverus põhjustab moonutusi.
- Katarakt — silma läätse hägustumine, mis vähendab teravust.
- Glaukoom, võrkkesta haigused ja närvikahjustused — võivad põhjustada vaegusi või pimedaks jäämist, sõltuvalt kahjustuse ulatusest.
Nägemine on kompleksne ja eluliselt oluline meel, mis sünteesib keskkonnast mitmesuguseid signaale. Selle uurimine hõlmab optikat, neurobioloogiat, evolutsiooni ja käitumisteadusi ning praktikas aitavad käepärased diagnostilised meetodid ja ravivõimalused säilitada ja taastada nägemisfunktsioone.


Näidatud on dorsaalne vool (roheline) ja ventraalne vool (lilla).
Protsess
Valgus siseneb looma silmadesse ja silma osa, mida nimetatakse läätseks, saadab valguse teabe silma tagumisele osale, mida nimetatakse võrkkestaks. Võrgustik koosneb valgustundlikest rakkudest, mis annavad valguse tabamisel signaali nägemisnärvi. Nägemisnärv on kogu võrkkestast pärit närvikiudude kimp.
Kui valgus väljub võrkkestast, jõuab teave ajju. See liigub mööda optilist lõhe, kuni jõuab aju tagaosas asuvasse optilisse ajukooresse. Seejärel töödeldakse teavet, et leida esemete kuju ja värvid. Selle ja mälu põhjal saab ta öelda, mis liiki objekt on. Näiteks suudab ta kuidagi eristada puu ja maja. Rada, mida mööda selline teave voolab, nimetatakse ventraalseks vooluks.
Aju suudab ka öelda, kus objektid asuvad. Näiteks suudab ta öelda, kui kaugel mingi objekt on (seda nimetatakse käe-silma koordinatsiooniks). Seda on vaja palli püüdmisel. Rada, mida mööda selline teave voolab, nimetatakse dorsaalseks vooluks.
Mis on nägemine?
Peamine probleem visuaalses tajus on see, et see, mida inimesed näevad, ei ole lihtsalt pildi tõlge võrkkestale. Esiteks näeme maailma paremal pool, kuigi võrkkestal olev kujutis on tagurpidi (kuna see on läbinud läätse). Seetõttu on raske seletada, mis juhtub, et luua see, mida me tegelikult näeme. Võti, mille mõistmiseks kulus sajandeid, seisneb selles, et aju töötab silmadest saadud andmete põhjal ning ühendab need mälu ja oletustega, ja seda kõike välkkiirusel. Tulemuseks on maailmakogemus, mis tundub igale inimesele kui lihtne reaalsus. Kuigi see põhineb reaalsusel, on see tegelikult siiski aju poolt loodud mentaalne konstruktsioon.
Ajalugu
Paljudel antiikmaailma tegelastel oli nägemise kohta ideid. Platon, Aristoteles, Eukleidese, Ptolemaiose ja Galenose ideed olid kõik omal kohal, kuid enamik neist ideedest olid spekulatsioonid. Need ei põhinenud ühelgi teaduslikul meetodil.
Alhazen (965-c. 1040) viis läbi uurimusi ja katseid visuaalse taju kohta. Ta laiendas Ptolemaiose tööd binokulaarse nägemise kohta ja kommenteeris Galaenose anatoomilisi töid.
Leonardo da Vinci (1452-1519) on arvatavasti esimene, kes tunnistas silma erilisi optilisi omadusi. Ta kirjutas: "Inimese silma funktsiooni ... kirjeldasid paljud autorid teatud viisil. Kuid mina leidsin, et see on täiesti erinev". Tema peamine eksperimentaalne järeldus oli, et selge ja selge nägemine on olemas ainult nägemisjoonel, optilisel joonel, mis lõpeb fovea juures. Kuigi ta ei kasutanud neid sõnu sõna-sõnalt, on ta tegelikult foveaalse ja perifeerse nägemise tänapäevase eristamise isa.
Hermann von Helmholtz uuris inimsilma ja jõudis järeldusele, et see on optiliselt üsna vilets. Tema arvates näis silmade poolt kogutud halva kvaliteediga teave muutvat nägemise võimatuks. Seega arvas ta, et nägemine võib olla ainult mingi teadvustamata järelduste tulemus. Lisaks silmadest saadud teabele kasutas aju ka varasematest kogemustest saadud teavet. Kogetud maailm on üles ehitatud oletuste ja järelduste põhjal, mis põhinevad ebatäielikel andmetel, kasutades varasemaid kogemusi maailma kohta.
Näited tuntud eeldustest, mis põhinevad visuaalsel kogemusel, on järgmised:
- valgus tuleb ülaltpoolt
- objekte ei vaadelda tavaliselt altpoolt
- näod on näha (ja äratuntavad) püsti.
- lähemad objektid võivad blokeerida kaugemate objektide vaatevälja, kuid mitte vastupidi.
- figuuridel (st esiplaanil olevatel objektidel) kipuvad olema kumerad piirid.
Visuaalsete illusioonide (juhtumid, kus järeldusprotsess läheb valesti) uurimine on andnud palju teavet selle kohta, milliseid eeldusi visuaalne süsteem teeb.
Seotud leheküljed
- Neuroteadus
- Oftalmoloogia
- Värvipimedus
- Achromatopsia