Typy ľudskej pamäte. Psychofyziologické črty vnímania informácií. Časové charakteristiky vnímania, spracovania informácií a vykonávania riadiacich činností človeka.

Ergonómia. Ergatické systémy. Dizajnový a ergonomický model ľudskej činnosti v kombinácii s prostredím.

Psychofyziologické charakteristiky prijímania informácií u ľudí. Weberov-Fechnerov zákon.

Fungovanie nervového systému. Regulačná funkcia centrálneho nervového systému

Typy analyzátorov a ľudských receptorov. Reflexný oblúk.

Kvantitatívne ukazovatele priemyselnej nebezpečnosti (Kch, Kt, Kp.p., Kn).

Stanovenie pravdepodobnosti bezporuchovej, bezporuchovej prevádzky objektu. Výpočet pravdepodobnosti nehody.

Vývojové fázy havárií a mimoriadnych udalostí podľa terminológie akademika V.A. Legava. Hlavné spôsoby, ako zlepšiť bezpečnosť objektu.

Parametrické a funkčné poruchy. Postupné, náhle a zložité zlyhania. Normálne rozdelenie pravdepodobnosti parametrických porúch.

Distribučná funkcia času (času) medzi poruchami (pravdepodobnosť poruchy) podľa exponenciálneho zákona.

Závislosť pravdepodobnosti bezporuchovej prevádzky stroja od času jeho prevádzky (rozbor podľa harmonogramu).

Indikátory charakterizujúce vlastnosť bezporuchovej prevádzky a životnosti. Pravdepodobnosť poruchy a pravdepodobnosť bezporuchovej prevádzky.

Bezpečnosť, spoľahlivosť, bezporuchová prevádzka, životnosť systémov a prvkov.

15. Poruchovosť. Parameter odrazového toku. Hustota distribúcie náhodnej veličiny t.

19. Stanovenie pravdepodobnosti výskytu núrazov (PE) v N technologické cykly (tripy) využívajúce binomické rozdelenie a Poissonovo rozdelenie.

20. Typy chýb operátora a ich vplyv na spoľahlivosť technických systémov. Spôsoby, ako zlepšiť spoľahlivosť systému „človek-pracovné prostredie“.

24. Spoľahlivosť obsluhy a systému „človek-stroj“. Psychofyziologické aspekty problému spoľahlivosti operátora.

27. Faktory interakcie v kybernetickom systéme „človek-prostredie“. Štrukturálny model systému "človek-prostredie". Cesty a perspektívy rozvoja biotechnických komplexov.

Akákoľvek činnosť zahŕňa množstvo povinných mentálnych procesov a funkcií, ktoré zabezpečujú dosiahnutie požadovaného výsledku.

Pamäť je komplex fyziologických procesov zapamätania, uchovávania, následného rozpoznávania a reprodukcie toho, čo bolo v minulosti človeka.

1. Motorická (motorická) pamäť - zapamätanie a reprodukcia pohybov a ich systémov, je základom rozvoja informujúcej motoriky a návykov.

2. Emocionálna pamäť – spomienka človeka na pocity, ktoré prežíval v minulosti.

3. Obrazová pamäť – uchovávanie a reprodukcia obrazov predmetov a javov, ktoré boli vnímané skôr.

4. Eidetická pamäť je veľmi výrazná obrazová pamäť spojená s prítomnosťou jasných, jasných, živých vizuálnych zobrazení.

5. Verbálno-logická pamäť – zapamätanie a reprodukcia myšlienok, textu, reči.

6. Mimovoľná pamäť sa prejavuje v tých prípadoch, keď neexistuje žiadny špeciálny cieľ zapamätať si ten alebo ten materiál a ten sa zapamätá bez použitia špeciálnych techník a vôľového úsilia.

7. Ľubovoľná pamäť je spojená so špeciálnym účelom zapamätania a použitia vhodných techník, ako aj určitého vôľového úsilia.

8. Krátkodobá (primárna alebo operatívna) pamäť - krátkodobý (niekoľko minút alebo sekúnd) proces pomerne presnej reprodukcie práve vnímaných predmetov alebo javov prostredníctvom analyzátorov. Po tomto bode sa úplnosť a vernosť reprodukcie spravidla prudko zhorší.

9. Dlhodobá pamäť – typ pamäte, ktorý sa vyznačuje dlhodobým uchovávaním materiálu po opakovanom opakovaní a reprodukcii.

10. Pracovná pamäť – pamäťové procesy, ktoré slúžia skutočným činnostiam a operáciám priamo vykonávaným osobou.

Znalosť procesov transformácie, zapamätania a obnovy informácií v krátkodobej pamäti operátora a ich charakteristík nám umožňuje riešiť problém využitia informácií, správne zvoliť informačný model, určiť štruktúru a počet signálov v ich sekvenčných prezentácie, správne zvoliť obmedzenia množstva informácií, ktoré si vyžadujú zapamätanie si „zapamätania“ pri generovaní stratégií bezpečného riadenia alebo rozhodovania.

Spolu s objemom a trvaním ukladania informácií je dôležitou charakteristikou RAM rýchlosť vylúčenia, zabudnutia materiálu, ktorý nie je potrebný pre ďalšiu prácu. Včasné zabúdanie eliminuje chyby spojené s používaním neaktuálnych informácií a uvoľňuje priestor na ukladanie nových údajov.

Charakteristika operačnej pamäte sa mení pod vplyvom výraznej fyzickej námahy, špecifických extrémnych faktorov a emočných vplyvov. Vo všeobecnosti platí, že udržanie vysokej miery operačnej pamäte a pripravenosti reprodukovať dlhodobé informácie pod vplyvom extrémnych faktorov závisí od ich sily a trvania, všeobecnej nešpecifickej stability a stupňa individuálnej adaptácie človeka na špecifické faktory.

Dlhodobá pamäť poskytuje ukladanie informácií na dlhú dobu. Objem dlhodobej pamäte sa vo všeobecnosti odhaduje ako pomer počtu stimulov zadržaných v pamäti po určitom čase (viac ako 30 minút) k počtu opakovaní potrebných na zapamätanie.

Informácie vložené do dlhodobej pamäte sa časom zabudnú. Asimilované informácie sa najvýraznejšie znižujú v prvých 9:00: zo 100 % klesnú na 35 %. Počet zostávajúcich prvkov zostáva po niekoľkých dňoch prakticky rovnaký. V špecifických podmienkach závisí zabúdanie od stupňa pochopenia informácií, povahy základných znalostí o prijatých informáciách, individuálnych charakteristík

Krátkodobá pamäť je spojená predovšetkým s primárnou orientáciou v prostredí, preto je zameraná najmä na fixovanie celkového počtu signálov, ktoré sa znova objavia bez ohľadu na

ich informačný obsah. Úlohou dlhodobej pamäte je organizácia správania v budúcnosti, ktorá si vyžaduje predpovedanie pravdepodobnosti udalostí.

Vizuálny analyzátor je systém receptorov, nervových centier mozgu a ich spájajúcich dráh, ktorých funkciou je vnímanie zrakových podnetov, ich premena na nervové impulzy a ich prenos do kortikálnych centier mozgu, kde pri analýze a syntéze vizuálnych podnetov sa vytvára zrakový vnem. V systéme 3. a. zahrnuté sú aj dráhy a centrá, ktoré zabezpečujú pohyby očí a reflexné reakcie zrenice na svetelnú stimuláciu. 3. a. umožňuje prijímať a analyzovať informácie v rozsahu svetla - 760 nm), je to fyziologický základ pre vytvorenie vizuálneho obrazu.

Príležitosti 3. a. určený jeho energetickými, priestorovými, časovými a informačnými charakteristikami. energie charakteristiky sú určené silou (intenzitou) svetelných signálov vnímaných okom. Patrí medzi ne rozsah vnímaného jasu, kontrastu a vnímania farieb. Priestorový charakteristika 3. a. určuje veľkosť predmetov vnímaných okom a ich umiestnenie v priestore. Patria sem: zraková ostrosť, zorné pole, objem zrakového vnímania. Dočasné charakteristiky sú určené časom potrebným na objavenie sa zrakového vnemu za určitých prevádzkových podmienok operátora. Patria sem latentná (skrytá) perióda zrakovej reakcie, trvanie zotrvačnosti vnemov, kritická frekvencia fúzie blikania, adaptačný čas, trvanie získavania informácií. Hlavná informačná charakteristika 3. a. je šírka pásma, teda maximálne množstvo informácií, ktoré je 3. a. schopný prijať jednotku času. Zohľadnenie týchto charakteristík je potrebné pri navrhovaní jednotlivých ukazovateľov aj systémov zobrazovania informácií.

Na základe charakteristík 3. a., jasu a kontrastu obrazu, veľkosti nápisov a ich jednotlivých detailov, ich umiestnenia v zornom poli operátora, časových parametrov prezentovaných informácií, rýchlosti prijatia tzv. sú určené signály operátorovi atď.

Pri organizácii práce operátora je potrebné dávať pozor na rezervné schopnosti 3. a. Za týmto účelom je potrebné vyriešiť otázku potreby vykládky 3. a. Tento problém je možné vyriešiť využitím interakčných schopností analyzátorov, vytvorením polysenzorových systémov na zobrazovanie informácií.

Ľudské oko je schopné pracovať s veľmi veľkými výkyvmi jasu. Prispôsobenie oka rôznym úrovniam jasu sa nazýva adaptácia. Existujú svetlé a tmavé úpravy.

Svetelná adaptácia - zníženie citlivosti oka na svetlo s veľkým jasom zorného poľa. Mechanizmus adaptácie svetla: funguje kužeľový aparát sietnice, zrenica sa zužuje, zrakový pigment stúpa z fundusu.

Prispôsobenie tme - zvýšenie citlivosti oka na svetlo s nízkym jasom zorného poľa. Mechanizmus adaptácie na tmu: funguje tyčinkový aparát, zrenica sa rozširuje, zrakový pigment klesá pod sietnicu. Pri jasoch od 0,001 do 1 cd / m2 spolupracujú tyče a kužele. Ide o takzvané videnie za šera.

Tmavé prispôsobenie oka je prispôsobenie zrakového orgánu na prácu v podmienkach slabého osvetlenia. Adaptácia kužeľov je dokončená do 7 minút a tyčí - asi do hodiny. Medzi fotochémiou zrakovej fialovej (rodopsínu) a meniacou sa citlivosťou tyčinkového aparátu oka je úzky vzťah, t.j. intenzita vnemu v zásade súvisí s množstvom rodopsínu, ktorý sa vplyvom svetla „odfarbil“. Ak sa pred štúdiom adaptácie na tmu urobí jasné osvetlenie oka, napríklad sa navrhuje pozerať sa na jasne osvetlený biely povrch po dobu 10-20 minút, potom dôjde k významnej zmene v molekulách vizuálnej fialovej. v sietnici a citlivosť oka na svetlo bude zanedbateľná [svetelný (foto) stres]. Po prechode do úplnej tmy sa začne veľmi rýchlo zvyšovať citlivosť na svetlo. Schopnosť oka obnoviť citlivosť na svetlo sa meria pomocou špeciálnych prístrojov - adaptometrov Nagel, Dashevsky, Belostotsky - Hoffmann (obr. 51), Hartinger atď. Maximálna citlivosť oka na svetlo je dosiahnutá približne za 1-2 hodín, pričom v porovnaní s počiatočnými 5 000- až 10 000-krát alebo viac.

Farebné videnie - schopnosť vnímať a rozlišovať farbu, zmyslová odozva na excitáciu čapíkov svetlom s vlnovou dĺžkou 400-700 nm.

Fyziologickým základom farebného videnia je pohlcovanie vĺn rôznych dĺžok tromi typmi čapíkov. Charakteristiky farieb: odtieň, sýtosť a jas. Odtieň ("farba") je určená vlnovou dĺžkou; sýtosť odráža hĺbku a čistotu alebo jas („šťavnatosť“) farby; jas závisí od intenzity žiarenia svetelného toku.

Ak je narušená adaptácia na svetlo, videnie za súmraku je lepšie ako za svetla (nyktalopia), čo sa niekedy stáva u detí s vrodenou úplnou farbosleposťou.

Poruchy farebného videnia a farbosleposť môžu byť vrodené alebo získané.

Základom vyššie uvedenej patológie je strata alebo dysfunkcia pigmentov kužeľa. Strata čapíkov, ktoré sú citlivé na červené spektrum, je protánový defekt, zelené je deutánsky defekt, modro-žlté je tritanový defekt.

Mechanizmy vnímania svetla. vizuálna adaptácia. (tmavé a svetlé).

Svetlo spôsobuje podráždenie svetlocitlivých prvkov sietnice. Sietnica obsahuje zrakové bunky citlivé na svetlo, ktoré vyzerajú ako tyčinky a čapíky. V ľudskom oku je asi 130 miliónov tyčiniek a 7 miliónov čapíkov.

Tyčinky sú 500-krát citlivejšie na svetlo ako šišky. Tyčinky však nereagujú na zmeny vlnovej dĺžky svetla; nevykazujú farebnú citlivosť. Takýto funkčný rozdiel sa vysvetľuje chemickými vlastnosťami procesu vizuálneho príjmu, ktorý je založený na fotochemických reakciách.

Tieto reakcie prebiehajú pomocou vizuálnych pigmentov. Tyčinky obsahujú vizuálny pigment rodopsín alebo "vizuálny purpur". Svoj názov dostal preto, že pri extrakcii v tme má červenú farbu, pretože obzvlášť silne pohlcuje zelené a modré svetelné lúče. Šišky obsahujú ďalšie vizuálne pigmenty. Molekuly vizuálnych pigmentov sú zahrnuté v usporiadaných štruktúrach ako súčasť dvojitej lipidovej vrstvy membránových diskov vonkajších segmentov.

Fotochemické reakcie v tyčinkách a čapiciach sú podobné. Začínajú absorpciou kvanta svetla – fotónu – ktorý prenáša molekulu pigmentu na vyššiu energetickú hladinu. Ďalej sa spustí proces reverzibilnej zmeny v molekulách pigmentu. V tyčinkách - rodopsín (vizuálna fialová), v čapiciach - jodopsín. V dôsledku toho sa energia svetla premieňa na elektrické signály - impulzy. Takže pod vplyvom svetla rodopsín prechádza množstvom chemických zmien - mení sa na retinol (aldehyd vitamínu A) a proteínový zvyšok - opsín. Potom sa pod vplyvom enzýmu reduktázy mení na vitamín A, ktorý vstupuje do pigmentovej vrstvy. V tme dochádza k reverznej reakcii - obnovuje sa vitamín A, ktorý prechádza sériou etáp.

Priamo oproti zrenici v sietnici je zaoblená žltá škvrna - sietnicová škvrna s otvorom v strede, v ktorej je sústredené veľké množstvo kužeľov. Táto oblasť sietnice je oblasťou najlepšieho vizuálneho vnímania a určuje zrakovú ostrosť očí, všetky ostatné oblasti sietnice určujú zorné pole. Z prvkov citlivých na svetlo (tyčinky a čapíky) odchádzajú nervové vlákna, ktoré po spojení vytvárajú zrakový nerv.

Miesto, kde očný nerv opúšťa sietnicu, sa nazýva optický disk. V oblasti hlavy zrakového nervu nie sú žiadne fotosenzitívne prvky. Preto toto miesto nedáva zrakový vnem a nazýva sa slepá škvrna.

Zraková adaptácia je proces optimalizácie zrakového vnímania, ktorý spočíva v zmene absolútnej a selektívnej citlivosti v závislosti od úrovne osvetlenia.

Svetelná zraková adaptácia je zmena prahov citlivosti fotoreceptorov na aktívny svetelný stimul konštantnej intenzity. V priebehu svetelnej vizuálnej adaptácie dochádza k zvýšeniu absolútnych prahov a diskriminačných prahov. Svetelná vizuálna adaptácia je úplne dokončená za 5-7 minút.

Tmavá zraková adaptácia – postupné zvyšovanie zrakovej citlivosti pri prechode svetla do šera. Tmavá vizuálna adaptácia prebieha v dvoch fázach:

1- do 40-90 sekúnd. zvyšuje citlivosť kužeľov;

2- ako sa obnovujú zrakové pigmenty v čapiciach, zvyšuje sa citlivosť tyčiniek na svetlo.

Tmavá vizuálna adaptácia je dokončená za 50-60 minút.

Mechanizmy vnímania svetla. vizuálna adaptácia.

Absolútna citlivosť na svetlo je hodnota, ktorá je nepriamo úmerná najmenšiemu jasu svetla alebo osvetleniu objektu, postačujúca na to, aby človek zacítil svetlo. Citlivosť svetla bude závisieť od osvetlenia. Pri slabom svetle sa rozvíja adaptácia na tmu a pri silnom svetle adaptácia na svetlo. S rozvojom adaptácie na tmu sa AFC zvýši, maximálna hodnota sa dosiahne za 30-35 minút. Adaptácia na svetlo sa prejavuje znížením citlivosti na svetlo so zvyšujúcim sa osvetlením. Vyvíja sa za minútu. Pri zmene osvetlenia sa aktivujú BURMezanizmy, ktoré zabezpečujú adaptačné procesy. Veľkosť zrenice je regulovaná mechanizmom nepodmieneného reflexu pri adaptácii na tmu, radiálny sval dúhovky sa stiahne a zrenica sa rozšíri (táto reakcia sa nazýva mydriáza). Okrem absolútnej citlivosti na svetlo je tu aj kontrastná. Hodnotí sa najmenším rozdielom v osvetlení, ktorý je subjekt schopný rozlíšiť.

3. Dynamika krvného tlaku, lineárna a objemová rýchlosť prietoku krvi pozdĺž systémového obehu.

37.) Teórie vnímania farieb.Farebné videnie ,

vnímanie farieb, schopnosť ľudského oka a mnohých druhov živočíchov s dennou aktivitou rozlišovať farby, teda cítiť rozdiely v spektrálnom zložení viditeľného žiarenia a vo farbe predmetov.Ľudské oko obsahuje dva druhy svetlocitlivých bunky (receptory): vysoko citlivé tyčinky zodpovedné za videnie za šera (nočné) a menej citlivé čapíky zodpovedné za farebné videnie.

V sietnici človeka sú tri typy čapíkov, ktorých maximálna citlivosť pripadá na červenú, zelenú a modrú časť spektra, to znamená, že zodpovedá trom „primárnym“ farbám. Poskytujú rozpoznanie tisícok farieb a odtieňov. Krivky spektrálnej citlivosti troch typov kužeľov sa čiastočne prekrývajú. Veľmi silné svetlo vzrušuje všetky 3 typy receptorov, a preto je vnímané ako oslepujúce biele žiarenie (efekt metamérie).

Rovnomerná stimulácia všetkých troch prvkov, zodpovedajúca váženému priemeru denného svetla, tiež spôsobuje pocit bielej.

Vnímanie farieb je založené na vlastnosti svetla vyvolať určitý vizuálny vnem v súlade so spektrálnym zložením odrazeného alebo emitovaného žiarenia.

Farby sa delia na chromatické a achromatické. Chromatické farby majú tri hlavné kvality: farebný tón, ktorý závisí od vlnovej dĺžky svetelného žiarenia; sýtosť, v závislosti od podielu hlavného farebného tónu a nečistôt iných farebných tónov; jas farby, t.j. stupeň blízkosti k bielej. Rôzna kombinácia týchto vlastností poskytuje širokú škálu odtieňov chromatickej farby. Achromatické farby (biela, šedá, čierna) sa líšia iba jasom. Keď sa zmiešajú dve spektrálne farby s rôznymi vlnovými dĺžkami, vznikne výsledná farba. Každá zo spektrálnych farieb má ďalšiu farbu, s ktorou sa po zmiešaní vytvorí achromatická farba, biela alebo sivá. Rozmanité farebné tóny a odtiene možno získať optickým zmiešaním práve troch základných farieb červenej, zelenej a modrej. Množstvo farieb a ich odtieňov vnímaných ľudským okom je nezvyčajne veľké a dosahuje niekoľko tisíc.

Mechanizmy vnímania farieb.

Vizuálne pigmenty čapíkov sú podobné tyčinkovému rodopsínu a pozostávajú z molekuly sietnice absorbujúcej svetlo a opsínu, ktorý sa líši zložením aminokyselín od proteínovej časti rodopsínu. Okrem toho čapíky obsahujú menšie množstvo zrakového pigmentu ako tyčinky a na ich vybudenie je potrebná energia niekoľkých stoviek fotónov. Preto sa čapíky aktivujú len pri dennom svetle alebo dostatočne jasnom umelom svetle, tvoria fotopický systém, čiže systém denného videnia.

V sietnici človeka sa nachádzajú tri typy čapíkov (citlivé na modrú, zelenú a červenú), ktoré sa navzájom líšia zložením aminokyselín v opsíne zrakového pigmentu. Rozdiely v proteínovej časti molekuly určujú znaky interakcie každej z troch foriem opsínu so sietnicou a špecifickú citlivosť na svetelné vlny rôznych dĺžok (obr. 17.7). Jeden z troch typov kužeľov pohltí čo najviac krátkych svetelných vĺn s vlnovou dĺžkou 419 nm, ktoré sú potrebné pre vnímanie modrej. Iný typ zrakového pigmentu je najcitlivejší na stredné vlnové dĺžky a má absorpčné maximum pri 531 nm, slúži na vnímanie zelenej. Tretí typ zrakového pigmentu maximálne absorbuje dlhé vlnové dĺžky s maximom pri 559 nm, čo umožňuje vnímanie červenej. Prítomnosť troch druhov čapíkov poskytuje človeku vnímanie celej farebnej palety, v ktorej je vyše sedem miliónov farebných gradácií, pričom skotopický systém tyčiniek umožňuje rozlíšiť len asi päťsto čiernobielych gradácií.

Receptorový potenciál tyčiniek a čapíkov

Špecifikom fotoreceptorov je temný prúd katiónov cez otvorené membránové kanály vonkajších segmentov (obr. 17.8). Tieto kanály sa otvárajú pri vysokej koncentrácii cyklického guanozínmonofosfátu, ktorý je druhým poslom receptorového proteínu (vizuálny pigment). Temný prúd katiónov depolarizuje membránu fotoreceptora na približne -40 mV, čo vedie k uvoľneniu mediátora na jeho synaptickom zakončení. Molekuly zrakového pigmentu aktivované absorpciou svetla stimulujú aktivitu fosfodiesterázy, enzýmu, ktorý rozkladá cGMP, preto, keď svetlo pôsobí na fotoreceptory, koncentrácia cGMP v nich klesá. V dôsledku toho sa katiónové kanály riadené týmto mediátorom uzavrú a tok katiónov do bunky sa zastaví. V dôsledku kontinuálneho uvoľňovania draselných iónov z buniek sa membrána fotoreceptora hyperpolarizuje na približne -70 mV, táto hyperpolarizácia membrány je receptorový potenciál. Keď sa objaví receptorový potenciál, uvoľňovanie glutamátu v synaptických zakončeniach fotoreceptora sa zastaví.

Fotoreceptory tvoria synapsie s bipolárnymi bunkami dvoch typov, ktoré sa líšia spôsobom, akým riadia chemodependentné sodíkové kanály v synapsiách. Pôsobenie glutamátu vedie k otvoreniu kanálov pre sodíkové ióny a depolarizácii membrány niektorých bipolárnych buniek a k uzavretiu sodíkových kanálov a hyperpolarizácii bipolárnych buniek iného typu. Prítomnosť dvoch typov bipolárnych buniek je nevyhnutná na vytvorenie antagonizmu medzi centrom a perifériou receptívnych polí gangliových buniek.

Prispôsobenie fotoreceptorov zmenám osvetlenia

Dočasné oslnenie počas rýchleho prechodu z tmavého do jasného svetla zmizne po niekoľkých sekundách v dôsledku procesu adaptácie svetla. Jedným z mechanizmov adaptácie na svetlo je reflexné zovretie zreníc, druhý závisí od koncentrácie vápenatých iónov v čapiciach. Keď sa svetlo absorbuje v membránach fotoreceptorov, katiónové kanály sa uzavrú, čím sa zastaví vstup iónov sodíka a vápnika a zníži sa ich vnútrobunková koncentrácia. Vysoká koncentrácia iónov vápnika v tme inhibuje aktivitu guanylátcyklázy, enzýmu, ktorý určuje tvorbu cGMP z guanozíntrifosfátu. V dôsledku poklesu koncentrácie vápnika v dôsledku absorpcie svetla sa zvyšuje aktivita guanylátcyklázy, čo vedie k ďalšej syntéze cGMP. Zvýšenie koncentrácie tejto látky vedie k otvoreniu katiónových kanálov, obnoveniu toku katiónov do bunky, a teda schopnosti čapíkov reagovať na svetelné podnety ako obvykle. Nízka koncentrácia vápenatých iónov prispieva k znecitliveniu čapíkov, t.j. zníženiu ich citlivosti na svetlo. Desenzibilizácia je spôsobená zmenou vlastností proteínov fosfodiesterázy a katiónových kanálov, ktoré sa stávajú menej citlivými na koncentráciu cGMP.

Schopnosť rozlišovať medzi okolitými predmetmi na chvíľu zmizne s rýchlym prechodom z jasného svetla do tmy. Postupne sa obnovuje v priebehu adaptácie na tmu v dôsledku rozšírenia zreníc a prepínania zrakového vnímania z fotopického systému na skotopický. Tmavá adaptácia tyčiniek je určená pomalými zmenami vo funkčnej aktivite proteínov, čo vedie k zvýšeniu ich citlivosti. Mechanizmus adaptácie na tmu zahŕňa aj horizontálne bunky, ktoré prispievajú k zväčšeniu centrálnej časti receptívnych polí pri slabom osvetlení.

Receptívne polia vnímania farieb

Vnímanie farby je založené na existencii šiestich základných farieb, ktoré tvoria tri antagonistické alebo farebne opozičné páry: červená – zelená, modrá – žltá, biela – čierna. Gangliové bunky, ktoré prenášajú farebné informácie do centrálneho nervového systému, sa líšia organizáciou svojich receptívnych polí, ktoré pozostávajú z kombinácií troch existujúcich typov čapíkov. Každý kužeľ je navrhnutý tak, aby pohlcoval elektromagnetické vlny určitej vlnovej dĺžky, ale samy o sebe nekódujú informáciu o vlnovej dĺžke a sú schopné reagovať na veľmi jasné biele svetlo. A iba prítomnosť antagonistických fotoreceptorov v receptívnom poli gangliovej bunky vytvára nervový kanál na prenos informácií o určitej farbe. V prítomnosti iba jedného typu kužeľov (monochromázia) človek nie je schopný rozlíšiť žiadnu farbu a svet okolo seba vníma čiernobielo, ako pri skotopickom videní. V prítomnosti iba dvoch typov čapíkov (dichromasia) je vnímanie farieb obmedzené a iba existencia troch typov čapíkov (trichromasia) zabezpečuje úplnosť vnímania farieb. Výskyt monochromázie a dichromázie u ľudí je spôsobený genetickými defektmi chromozómu X.

Sústredné širokopásmové gangliové bunky majú zaoblené receptívne polia zapnutého alebo vypnutého typu, ktoré sú tvorené čapíkmi, ale sú určené na fotopické čiernobiele videnie. Biele svetlo vstupujúce do stredu alebo periférie takého receptívneho poľa excituje alebo inhibuje aktivitu zodpovedajúcej gangliovej bunky, ktorá v konečnom dôsledku prenáša informácie o osvetlení. Sústredné širokopásmové bunky zhŕňajú signály z kužeľov, ktoré absorbujú červené a zelené svetlo a sú umiestnené v strede a na okraji receptívneho poľa. Vstup signálov z čapíkov oboch typov prebieha nezávisle na sebe, a preto nevytvára farebný antagonizmus a neumožňuje širokopásmovým bunkám rozlišovať farbu (obr. 17.10).

Najsilnejším stimulom pre koncentrické anticolor gangliové bunky sietnice je pôsobenie antagonistických farieb na stred a perifériu receptívneho poľa. Jedna odroda anticolor gangliových buniek je excitovaná pôsobením červenej na stred jej receptívneho poľa, v ktorom sú sústredené čapíky citlivé na červenú časť spektra, a zelenej na perifériu, kde sú čapíky na ňu citlivé. V inej škále koncentrických anticolor buniek sú kužele umiestnené v strede receptívneho poľa, citlivé na zelenú časť spektra a na periférii - na červenú. Tieto dve odrody koncentrických antifarebných buniek sa líšia svojimi reakciami na pôsobenie červenej alebo zelenej farby na stred alebo na perifériu receptívneho poľa, rovnako ako sa on-a off-neuróny líšia v závislosti od dopadu svetla na centrum alebo perifériu. receptívne pole. Každá z dvoch odrôd antifarebných buniek je nervovým kanálom, ktorý prenáša informácie o pôsobení červenej alebo zelenej farby a prenos informácie je brzdený pôsobením antagonistickej alebo oponentnej farby.

Oponentné vzťahy vo vnímaní modrej a žltej farby sú výsledkom kombinácie kužeľov, ktoré absorbujú krátke vlny (modrá) v receptívnom poli, s kombináciou kužeľov, ktoré reagujú na zelenú a červenú, čo po zmiešaní dáva vnímanie žltej. Modrá a žltá farba sú proti sebe a kombinácia čapíkov, ktoré tieto farby pohlcujú v receptívnom poli, umožňuje protifarebnej gangliovej bunke prenášať informácie o pôsobení jednej z nich. Ako presne sa ukáže, že tento nervový kanál je, t. j. prenáša informácie o modrej alebo žltej, určuje umiestnenie kužeľov v receptívnom poli koncentrickej antifarebnej bunky. V závislosti od toho je nervový kanál excitovaný modrou alebo žltou farbou a inhibovaný súperovou farbou.

M- a P-typy gangliových buniek sietnice

Zrakové vnímanie vzniká ako výsledok vzájomnej koordinácie rôznych informácií o pozorovaných objektoch. Ale na nižších hierarchických úrovniach vizuálneho systému, počnúc sietnicou, sa uskutočňuje nezávislé spracovanie informácií o tvare a hĺbke objektu, o jeho farbe a pohybe. Paralelné spracovanie informácií o týchto kvalitách zrakových objektov zabezpečuje špecializácia gangliových buniek sietnice, ktoré sa delia na magnocelulárne (M-bunky) a parvocelulárne (P-bunky). Vo veľkom receptívnom poli relatívne veľkých M-buniek, pozostávajúceho najmä z tyčiniek, možno premietať celý obraz veľkých predmetov: M-bunky registrujú hrubé znaky takýchto predmetov a ich pohyb v zornom poli, reagujúc na stimuláciu celého receptívne pole s krátkou impulznou aktivitou. Bunky typu P majú malé receptívne polia, ktoré pozostávajú hlavne z kužeľov a sú určené na vnímanie malých detailov tvaru objektu alebo na vnímanie farieb. Medzi gangliovými bunkami každého typu sú ako on-neuróny, tak aj off-neuróny, ktoré dávajú najsilnejšiu odpoveď na stimuláciu centra alebo periférie receptívneho poľa. Existencia gangliových buniek typu M a P umožňuje oddeliť informácie o rôznych kvalitách pozorovaného objektu, ktoré sa nezávisle spracúvajú v paralelných dráhach zrakového systému: o jemných detailoch objektu a jeho farbe ( dráhy začínajú od zodpovedajúcich receptívnych polí buniek typu P) ao pohybových objektoch v zornom poli (cesta z buniek typu M).

Pozri články od Terstigea (1972), Hunta (1976), Bartlesona (1978), Wrighta (1981), Lennyho a D'Zmuru (1988).

Veľa zdaru zvedavému čitateľovi pri štúdiu tejto slávnej literatúry!

8.1 PRISPÔSOBENIE SVETLA, TMY A CHROMATICKÉHO PRISPÔSOBENIA

Adaptácia je schopnosť organizmu zmeniť svoju citlivosť na stimul v reakcii na zmeny v podmienkach stimulácie.

Všimnite si, že všeobecný koncept adaptácie pokrýva všetky oblasti vnímania.

Mechanizmy adaptácie trvania môžu byť ultrakrátke (rádovo v milisekúndách) alebo naopak – super dlhé, trvajúce týždne, mesiace a dokonca roky. Vo všeobecnosti adaptačné mechanizmy slúžia na zníženie citlivosti pozorovateľa na podnet so zvýšením jeho fyzickej intenzity (napríklad jasne počuť tikanie hodín uprostred tichej noci

A vôbec nepočuť na hlučnom príjme).

IN Z hľadiska videnia sú dôležité tri typy prispôsobenia: svetlé, tmavé a chromatické.

Svetelná adaptácia

Svetelná adaptácia- ide o proces znižovania citlivosti zraku pri zvyšovaní celkovej úrovne osvetlenia.

TO Napríklad: za jasnej noci je ľahké vidieť milióny hviezd, no na poludnie je ich na oblohe rovnako veľa – no cez deň hviezdy nevidno. Deje sa tak preto, lebo cez deň je celkový jas oblohy o niekoľko rádov vyšší ako v noci, a preto je citlivosť videnia cez deň v porovnaní s nočnou citlivosťou nižšia. Rozdiel v jase nočnej oblohy a hviezd je teda schopný poskytnúť ich vizuálne vnímanie, zatiaľ čo počas dňa nie je dostatočne veľký.

Ďalší príklad: Predstavte si, že sa zobudíte uprostred noci a rozsvietite jasné svetlo. V prvom momente ste oslepení, nedokážete nič rozoznať

A môžete pociťovať aj jemnú bolesť, no už po pár desiatkach sekúnd začnete predmety postupne rozlišovať. Stáva sa to preto, že v tme boli mechanizmy videnia v najcitlivejšom stave a hneď po zapnutí svetla (kvôli ich zvýšenej citlivosti) sú preťažené, no po krátkom čase sa prispôsobia, znížia citlivosť a tým zabezpečia normálne videnie.

Tmavá adaptácia

Tmavá adaptácia podobne ako svetlo, až na to, že proces ide opačným smerom, to znamená:

KAPITOLA 8

CHROMATICKÉ PRISPÔSOBENIE

Tmavá adaptácia je proces zvyšovania citlivosti zraku pri znižovaní úrovne fotometrického jasu.

Napriek tomu, že javy adaptácií svetla a tmy sú si navzájom podobné, stále ide o dva nezávislé javy spôsobené rôznymi mechanizmami a vykonávajúcimi odlišnú vizuálnu prácu (napríklad adaptácia na svetlo prebieha oveľa rýchlejšie ako adaptácia na tmu).

Temnú adaptáciu môže zažiť každý, keď prejde zo slnkom zaliatej ulice do polotmy kina: miestnosť sa spočiatku zdá úplne tmavá a mnohí sa jednoducho zastavia na prahu, pretože nič nevidia. Po krátkom čase sa však z tmy začnú vynárať predmety v miestnosti (stoličky, diváci). Po niekoľkých minútach už budú jasne rozlíšiteľné a nebude ťažké rozpoznať postavy známych, nájsť správnu stoličku atď., Pretože mechanizmy adaptácie na tmu postupne zvyšujú celkovú citlivosť zrakového systému.

O adaptácii svetla a tmy môžeme hovoriť ako o analógii automatického riadenia expozície vo fotoaparátoch.

Chromatická adaptácia

Procesy adaptácie na svetlo a tmu radikálne ovplyvňujú vnímanie farieb podnetov, a preto ich mnohé modely vnímania farieb zohľadňujú. Najdôležitejší je však tretí typ prispôsobenia zraku – chromatické prispôsobenie, s ktorým musia počítať všetky modely.

Chromatická adaptácia je proces do značnej miery nezávislého nastavovania citlivosti mechanizmov farebného videnia.

Navyše často zaznieva názor, že chromatická adaptácia je založená iba na nezávislej zmene citlivosti troch typov kužeľových fotoreceptorov (zatiaľ čo adaptácia na svetlo a tmu je výsledkom všeobecnej zmeny citlivosti celého receptorového aparátu). Je však dôležité mať na pamäti, že existujú aj iné mechanizmy farebného videnia (pôsobiace napríklad na úrovni protivníka a dokonca aj na úrovni rozpoznávania predmetov), ​​ktoré sú schopné meniť citlivosť, čo možno pripísať aj mechanizmom chromatické prispôsobenie.

Ako príklad chromatickej úpravy si zoberme list bieleho papiera osvetlený denným svetlom. Ak sa táto plachta presunie do miestnosti osvetlenej žiarovkami, bude stále vnímaná ako biela, napriek tomu, že energia odrazená od plachty sa zmenila z prevažne „modrej“ na prevažne „žltú“ (ide o rovnakú zmenu na ktorý farebný reverzibilný film nemôže pojať, ako je uvedené v úvode tejto kapitoly).

Ryža. 8.1 znázorňuje túto situáciu: na obr. 8.1(a) ukazuje typickú scénu pri dennom svetle; na obr. 8.1 (b) - rovnaká scéna, rozsvietená lampa

Ryža. 8.2 Príklad post-obrazov spôsobených lokálnou adaptáciou sietnice.

Upevnite svoj pohľad na čiernu bodku na 30 sekúnd a potom ju presuňte na jednotný biely povrch. Venujte pozornosť farbám postimage a porovnajte ich s farbami pôvodných podnetov.

mi žiariace a vnímané nejakým vizuálnym systémom, ktorý nie je schopný adaptácie; na obr. 8.1 (c) - opäť tá istá scéna pod svetlom žiaroviek, vnímaná nejakým vizuálnym systémom schopným prispôsobiť sa ako ľudský zrakový systém.

Druhým názorným príkladom chromatickej úpravy je tzv. postimages znázornené na obr. 8.2: zamerajte sa na čiernu bodku v strede tvaru a zapamätajte si polohy jej farieb; po približne 30 sekundách sa pozrite na jasne bielu oblasť, ako je biela stena alebo prázdny list papiera. Venujte pozornosť zobrazeným farbám a ich relatívnej polohe. Výsledné post-obrazy sú výsledkom nezávislej zmeny citlivosti farebných mechanizmov. Napríklad oblasti sietnice vystavené červenému stimulu na obrázku 8.2 znižujú svoju citlivosť na „červenú“ energiu s adaptívnou expozíciou, čo spôsobuje nedostatok „červenej“ odozvy v tejto oblasti sietnice (normálne sa očakáva pri vystavení biele podnety), ako výsledok pohľadu na modrý paobraz sa objaví na bielom povrchu. Vzhľad iných farieb v postimage je vysvetlený podobne.

Ak teda môžeme hovoriť o adaptácii svetla ako analógii k automatickému ovládaniu expozície, potom hovoríme o chromatickej adaptácii ako analógii k automatickému vyváženiu bielej vo video alebo digitálnych fotoaparátoch.

Wright (1981) poskytuje historický prehľad o tom, prečo a ako bola študovaná chromatická adaptácia.

Periférny orgán zraku reaguje na prebiehajúce zmeny osvetlenia a funguje bez ohľadu na stupeň jasu osvetlenia. Adaptácia oka je schopnosť prispôsobiť sa rôznym úrovniam osvetlenia. Reakcia zrenice na prebiehajúce zmeny dáva vnímanie vizuálnej informácie v miliónovom rozsahu intenzity od mesačného svitu po jasné osvetlenie, a to aj napriek relatívnemu dynamickému objemu odozvy zrakových neurónov.

Typy adaptácie

Vedci študovali tieto typy:

• svetlo - prispôsobenie videnia pri dennom svetle alebo jasnom svetle;
• tma - v tme alebo slabom svetle;
• farba - podmienky pre zmenu farby zvýraznenia objektov, ktoré sa nachádzajú okolo.

ako sa to deje?

Svetelná adaptácia

Vyskytuje sa pri prechode z tmy do silného svetla. Okamžite oslepí a spočiatku je viditeľná iba biela, pretože citlivosť receptorov je nastavená na slabé svetlo. Trvá jednu minútu, kým ho ostré svetlo zasiahne kužele. Pri habituácii sa citlivosť sietnice na svetlo stráca. Úplná adaptácia oka na prirodzené svetlo nastáva do 20 minút. Existujú dva spôsoby:

• prudké zníženie citlivosti sietnice;
• sieťové neuróny podliehajú rýchlej adaptácii, inhibujú funkciu tyčinky a podporujú systém kužeľa.

Tmavá adaptácia

K tmavému procesu dochádza pri prechode z jasne osvetlenej oblasti do tmavej.

Adaptácia na tmu je opačný proces adaptácie na svetlo. Stáva sa to pri prechode z dobre osvetlenej oblasti do tmavej oblasti. Spočiatku sa stmavnutie pozoruje, keď kužele prestanú fungovať pri nízkej intenzite svetla. Adaptačný mechanizmus možno rozdeliť do štyroch faktorov:

• Intenzita a čas svetla: Zvýšením úrovní vopred prispôsobených jasov sa predĺži čas dominancie kužeľa, zatiaľ čo prepnutie tyče sa oneskorí.
• Veľkosť a umiestnenie sietnice: Umiestnenie testovacieho bodu ovplyvňuje tmavú krivku v dôsledku rozloženia tyčiniek a čapíkov v sietnici.
• Vlnová dĺžka prahového svetla priamo ovplyvňuje adaptáciu na tmu.
• Regenerácia rodopsínu: keď sú vystavené svetlým fotopigmentom, bunky fotoreceptorov tyčinky aj kužeľa dostávajú štrukturálne zmeny.

Stojí za zmienku, že nočné videnie je oveľa menej kvalitné ako videnie pri bežnom svetle, keďže je obmedzené zníženým rozlíšením a rozlišuje len bielych a čiernych. Oku trvá asi pol hodiny, kým sa prispôsobí šeru a získa státisíckrát väčšiu citlivosť ako za denného svetla.

Starším ľuďom trvá zvyknúť si na tmu oveľa dlhšie ako mladším.

Farebné prispôsobenie

Pre človeka sa farebné predmety menia za rôznych svetelných podmienok len na krátky čas.

Spočíva v zmene vnímania receptorov sietnice, v ktorých sa nachádzajú maximá spektrálnej citlivosti v rôznych farebných spektrách žiarenia. Napríklad pri zmene prirodzeného denného svetla na svetlo vnútorných lámp nastanú zmeny vo farbách predmetov: zelená sa odrazí v žltozelenom odtieni, ružová v červenej. Takéto zmeny sú viditeľné len na krátky čas, časom zmiznú a zdá sa, že farba objektu zostáva rovnaká. Oko si zvykne na žiarenie odrazené od objektu a je vnímané ako pri dennom svetle.

Svetelná adaptácia- ide o prispôsobenie zrakového orgánu (oka) podmienkam vyššieho osvetlenia. Postupuje veľmi rýchlo, na rozdiel od tmavého prispôsobenia. Príliš ostré svetlo spôsobuje nepríjemný pocit oslepnutia, pretože podráždenie tyčiniek príliš rýchlym rozkladom rodopsínu je mimoriadne silné, sú „oslepené“. Dokonca aj šišky, ktoré ešte nie sú chránené zrnkami čierneho pigmentu melanínu, sú príliš podráždené. Horná hranica jasu oslepenia závisí od času adaptácie oka na tmu: čím dlhšia bola adaptácia na tmu, tým nižší jas svetla spôsobuje oslepenie. Ak sa do zorného poľa dostanú veľmi jasne osvetlené (oslepujúce) predmety, zhoršia vnímanie signálov na väčšine sietnice. Až po uplynutí dostatočnej doby sa adaptácia oka na ostré svetlo skončí, nepríjemný pocit oslepnutia ustane a oko začne normálne fungovať. Úplná adaptácia na svetlo trvá 8 až 10 minút.

Hlavné procesy vyskytujúce sa počas adaptácie na svetlo: začne pracovať kužeľový aparát sietnice (ak bolo predtým osvetlenie slabé, potom sa oko prepne z videnia na tyčinku na kužeľové videnie), zrenica sa zúži, to všetko sprevádza pomalá retinomotorická reakcia.

Pozrime sa podrobnejšie na tieto mechanizmy prispôsobenia oka jasnému svetlu..

· Zúženie zrenice.Ak sa zrenica rozšíri v zotmení, potom sa na svetle rýchlo zúži (reflex zrenice), čo umožňuje regulovať tok svetla vstupujúceho do oka. Pri jasnom svetle sa prstencový sval dúhovky stiahne a radiálny sval sa uvoľní. V dôsledku toho sa zrenica zužuje a svetelný výkon klesá, tento proces zabraňuje poškodeniu sietnice. Takže pri jasnom svetle sa priemer zrenice zmenšuje na 1,8 mm a pri priemernom dennom svetle je to asi 2,4 mm.

Prechod z videnia tyčinky na čapík (v priebehu niekoľkých milisekúnd. Zároveň sa znižuje citlivosť čapíkov, aby vnímali väčší jas a tyčinky v tomto čase idú hlbšie do vrstvy čapíkov. Tento proces je opačný ako deje sa pri adaptácii na tmu. Vonkajší segment tyčinky je oveľa dlhší ako čapíky a obsahuje viac vizuálneho pigmentu. To čiastočne vysvetľuje vyššiu citlivosť tyčinky na svetlo: tyčinka dokáže vybudiť len jedno kvantum svetla a trvá to viac ako sto fotónov na aktiváciu kužeľa. Kužeľové videnie poskytuje vnímanie farieb a čapíky sú tiež schopné produkovať väčšiu ostrosť zraku, keďže sú umiestnené hlavne vo fovee. Tyčinky to nedokážu zabezpečiť, pretože sú väčšinou umiestnené na periférii o sietnici.O rozdieloch vo funkciách tyčiniek a čapíkov svedčí štruktúra sietnice rôznych zvierat.Napríklad sietnica zvierat, ktoré vedú denný životný štýl (holuby, jašterice atď.) susedí hlavne čapice a nočné (napríklad netopiere) - tyčinkové bunky.

vyblednutie rodopsínu. Tento proces neposkytuje priamy proces adaptácie na svetlo, ale prebieha vo svojom procese. Vo vonkajších segmentoch tyčiniek sa nachádzajú molekuly zrakového pigmentu rodopsínu, ktorý absorbovaním svetelných kvánt a rozkladom zabezpečuje sled fotochemických, iónových a iných procesov. Na aktiváciu celého tohto mechanizmu stačí absorbovať jednu molekulu rodopsínu a jedno kvantum svetla. Rodopsín, pohlcujúci svetelné lúče, hlavne lúče s vlnovou dĺžkou okolo 500 nm (lúče zelenej časti spektra), slabne, t.j. rozkladá sa na retinal (derivát vitamínu A) a opsínový proteín. Na svetle sa sietnica premieňa na vitamín A, ktorý sa presúva do buniek pigmentovej vrstvy (celý proces sa nazýva eflorescencia rodopsínu).

Za receptormi je pigmentová vrstva buniek obsahujúca čierny pigment melanín. Melanín absorbuje svetelné lúče, ktoré prechádzajú sietnicou a zabraňuje ich spätnému odrazu a rozptylu vo vnútri oka. Plní rovnakú úlohu ako čierna farba na vnútornej strane fotoaparátu.

Adaptácia na svetlo je sprevádzaná, rovnako ako tma, pomalou retinomotorickou reakciou. V tomto prípade dochádza k opačnému procesu, ako sa vyskytoval počas adaptácie na tmu. Retinomotorická reakcia pri adaptácii na svetlo bráni nadmernej svetelnej expozícii fotoreceptorov, chráni pred „osvetlením“ fotoreceptorov. Pigmentové granule sa pohybujú z tiel buniek do procesov.

Očné viečka a mihalnice pomáhajú chrániť oko pred nadmerným svetlom. Pri jasnom svetle človek škúli, čo pomáha zakryť oči pred nadmerným svetlom.

Svetelná citlivosť oka závisí aj od účinkov centrálneho nervového systému. Podráždenie niektorých častí retikulárnej formácie mozgového kmeňa zvyšuje frekvenciu impulzov vo vláknach zrakového nervu. Vplyv centrálneho nervového systému na adaptáciu sietnice na svetlo sa prejavuje vo väčšej miere tým, že osvetlenie jedného oka znižuje svetelnú citlivosť druhého, neosvetleného oka.