Почему глаза человека двигаются синхронно?
Почему нельзя повернуть один глаз вправо, а другой влево. Почему глаза у человека перемещаются синхронно?
Два направленных вперед глаза дают нам, людям и животным бинокулярное зрение. Картинки, которые мы воспринимаем каждым из глаз, практически идентичны. Практически — но не полностью, так как наши глаза все же несколько разнесены. И это небольшое отличие имеет для нас огромное значение. Большую часть времени мы даже не замечаем этого, потому что видим перед глазами одну общую картинку. Можно сказать, что наши глаза смотрят не совсем одинаково, но мы этого не ощущаем. Однако есть психологические и физиологические эксперименты, с помощью которых можно выявить «ведущий» и «зависимый» глаз.
Удивительно, что наш мозг умеет совмещать две слегка не соответствующие друг другу картинку в одну и придавать ей глубину Эту функцию нашего мозга ещё называют парадоксом Леонардо, потому что великий гений эпохи Возрождения никак не мог понять, почему изображения, которые мы видим каждым из глаз, различаются, но при этом картинка остается цельной. Тем не менее он сознавал, что такое строение глаз позволяет нам видеть мир в трех измерениях, то есть воспринимать объёмные объекты, а не плоские изображения, и отчаянно пытался создавать картины, которые бы отражали такое видение мира.
Исследования, проведенные в 1960-х годах Дэвидом Хьюбелем и Торстеном Визелем, показали, что изображения, которые создаются на сетчатке обоих глаз, регистрируются в одном и том же месте в мозгу. Так они накладываются друг на друга и, возникает тот единый цельный образ окружающего мира, который мы видим каждый раз, открывая глаза. Чуть позже австралийские ученые Джек Петтигрю, Хорас Барлоу, Колин Блекмор и Питер Бишоп обнаружили, что наш мозг также регистрирует мельчайшие различия в изображениях, которые мы видим правым и левым глазом, и что именно эти различия придают нашему видению трехмерный эффект. Таким образом, можно сказать, что мы видим мозгом, так как зрение на 90 % является результатом работы головного мозга. Чем ближе к нам расположен объект, на который мы смотрим, тем сильнее будет проявляться трехмерный эффект, потому что различий между двумя картинками в данном случае окажется больше. С увеличением расстояния уменьшается наша способность видеть объем предметов. Глаза передают в мозг огромное количество информации каждый час. Пропускная способность канала, передающего информацию от глаза к мозгу, сопоставима с мощностью канала единственного интернет-провайдера крупного мегаполиса (с населением ~300000 человек).
Бинокулярное зрение — это не единственный инструмент, который мы используем, чтобы оценить расстояние. При формировании своего видения мира мы также учитываем перспективу, смену фокуса и некоторые оптические явления (например, тот факт, что предметы, расположенные за другими видны нам лишь частично). Поэтому нельзя сказать, что человек с одним глазом будет воспринимать расстояния неверно.
Мы так привыкли к трехмерному зрению, что можем закрыть один глаз и все равно видеть предметы объёмными. Для тех людей, которые всю жизнь имели только один глаз, это может оказаться несколько сложнее. Кстати сказать, пираты носили повязку на одном глазу, не для того, чтобы скрыть повреждения глаза, а для того, чтобы лучше видеть в темном трюме, как и любой моряк, которому надо было часто спускаться в трюм. Причина в том, что океан, освещённый солнечным светом, слепил глаза, а вот в трюмах было очень темно. Чтобы не тратить времени на привыкание глаз к смене освещения, один глаз моряки держали в постоянной темноте, а спускаясь в трюм, открывали его и сразу хорошо видели.
Удивительно и то, как идеально синхронизировано движение наших глаз. Для того, чтобы мы постоянно видели мир, как единое целое, изображения на обеих сетчатках должны быть идентичными, за исключением небольших различий, обусловленных точкой наблюдения. Изменения в таких изображениях должны происходить одновременно, вместе с движением глаз. Сетчатка имеет небольшие размеры, поэтому даже крошечное расхождение способно испортить всю картину. Горизонтальные движения глаз называют содружественным поворотом. На самом деле, когда мы рассматриваем что-то, находящееся перед нами, наши глаза автоматически двигаются из стороны в сторону — незаметно для нас. Такое явление называется саккадами, или скачкообразными движениями, и это самые быстрые движения в нашем организме — каждую секунду человеческий глаз в совокупности охватывает 900 градусов.
Помимо горизонтального движения, наши глаза легко могут фокусироваться на одном предмете, когда мы поворачиваем голову. Кроме того, они могут быстро двигаться в противоположных направлениях, чтобы заметить объекты, находящиеся далеко или близко к нам. Когда наши глаза фокусируются на объекте, расположенном поблизости, они поворачиваются друг к другу. Такое движение называется конвергенцией. Если же мы рассматриваем что-то вдалеке,происходит дивергенция, то есть взгляды обоих глаз немного расходятся. Двоение, образующееся при переводе взгляда с предметов на разном расстоянии, подавляется корой головного мозга. А размытое или нечеткое зрение нередко вызвано не проблемами глаз, а затрудненностью восприятия зрительной корой головного мозга. Все манипуляции с глазами мы проделываем автоматически, но не так сложно научиться это контролировать. Например, существуют такие картинки, как стереограммы. Суть их в том, чтобы смотреть на экран не так, как мы смотрим в повседневной жизни, скосив глаза в одну точку, а так, чтобы изображение двоилось, а зрительные линии были параллельны. И так, каждый глаз будет видеть две одинаковых картинки, слегка смещенных относительно друг друга. А благодаря тому, что фактура картинки повторяется, некоторые элементы совпадут друг с другом. Изображения наложатся друг на друга, а часть совпадет. Глаза представляют собой механические инструменты для получения изображения.
Когда эти образы доходят до мозга, происходит оценка полученной информации. Клетки мозга должны определить, что они думают о данном образе.
мы, люди, обладаем одной из наиболее изумительных зрительных систем и бинокулярным зрением, для правильной работы которого необходима скоординированная деятельность обоих глаз, проще говоря, это видение двумя глазами. Оно образуется:
1. При одновременном направлении оптических осей глаза на один объект фиксации.
2. При слиянии зрительных образов, полученных каждым глазом, в единую картинку.
3. При локализации созданного изображения в соответствующем пространстве.
Использование сразу двух глаз одновременно даёт нам возможность компенсировать повреждения одного глаза за счёт другого и лежит в основе стереоскопического зрения, которое позволяет нам видеть объекты трехмерными. Бинокулярное зрение расширяет поля зрения по горизонтали до 180°. Это позволяет достигать более четкого восприятия видимых образов вследствие суммирования всех зрительных раздражений.
Чтобы мозг всегда получал полную и цельную картину происходящего вокруг, оба глазных яблока двигаются синхронно, дополняя изображения друг друга. Благодаря этому невидимые области находятся по краям зрительных границ, что упрощает восприятие окружения и фокусировку на объектах. Если бы человек мог развести глаза в стороны, они смотрели на разные объекты, в центре появилась невидимая зона, а мозг не знал, на какой точке в пространстве сосредоточиться.
Для избежания таких проблем глазные яблоки перемещаются синхронно. Движения осуществляются за счет нервной системы, которая соединяется с глазами с помощью каналов, находящихся с внутренней стороны глаза. Такими же особенностями обладают органы зрения большинства существ.
Интересный факт: морские коньки и хамелеоны способны двигать глазами в разные стороны, независимо друг от друга. Это обусловлено их малоподвижным образом жизни и отсутствию необходимости быстро фокусироваться на одном объекте.