на волны видимого диапазона. Она включает:
(1) орган зрения –
глаз (2) зрительный нерв (3) зрительные центры головного мозга
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
МОЗГ И зрение Лектор: д.б.н. В.А. Дубынин, биологический ф-т
Содержание
- 1. МОЗГ И зрение Лектор: д.б.н. В.А. Дубынин, биологический ф-т
- 2. Электромагнитные волны и видимый диапазон (400-700 нм)Зрительная
- 3. Оболочки глаза:склера (и роговица)сосудистая
- 4. Хрусталик и окружающая его ресничная мышца обеспечи-вают
- 5. БлизорукостьДальнозоркость
- 6. Кристаллины – очень стабильные белки; наличие изменений
- 7. Движения глаз:с каждым глазом связано по 6
- 8. Слайд 8
- 9. Иллюзия вращения, связанная с движениями глаз.Интересно: надавливание
- 10. Зрачок: изменение освещенности примерно в 20 раз
- 11. СЕТЧАТКА: содержит светочувствительные клетки (фоторецепторы) двух типов
- 12. Наружный сегмент фоторецепторов содержит несколько сот мембранных
- 13. Процесс перехода световой энергии в реакцию фоторецептора
- 14. Реакция фоторецептора на зрительный стимул развивается медленно
- 15. Три типа колбочек (и три типа йодопсинов):
- 16. Три типа колбочек (и три типа йодопсинов):
- 17. На уровне сетчатки мы видим лишь три
- 18. Слайд 18
- 19. Слайд 19
- 20. Слайд 20
- 21. Слайд 21
- 22. В целом принцип работы сетчатки тот же,
- 23. Почему так мало? Очевидно, приходится выбирать между
- 24. Равномерная матрица фотокамеры: 144 «пикселя»Почему так мало?
- 25. Зрительные центры головного мозга. Ядра переднего гипоталамуса
- 26. Ядра переднего гипоталамуса получают информацию об общем
- 27. 1. Главный центр бодрствования: ретикулярные ядра моста;
- 28. Главный центр бодрствования:ретикулярные ядра мостаЦентральное серое в-во
- 29. Ядра переднего гипоталамуса получают информацию об общем
- 30. Верхняя часть среднего мозга (четверохолмие): реакция на
- 31. Таламус – фильтрует информацию, поднимающуюся в кору
- 32. Зрительные иллюзии темных и светлых пятен на этих изображениях обусловлены работой таламуса.
- 33. Топическая передача информации от сетчатки в первичную зрительную кору
- 34. Первич-ная зрит. кораВторичная и третичнаязрительная кораПервичная зрительная
- 35. Слева: пример реакции нейрона ориентационной чувствительности.Справа: «микроколонки»
- 36. Линия – простейший зрительный образ, сумма точек (принцип конвергенции).Дэвид Хьюбел,Ноб. Пр. 1981
- 37. Жорж Брак «Кувшин и скрипка»Пабло Пикассо «Портрет женщины»Аристарх ЛентуловФильтр «Кубизм»
- 38. Первич-ная зрит. кора (17)Вторичная и третичнаязрительная кораВторичная
- 39. Первич-ная зрит. кора (17)Вторичная и третичнаязрительная кораВторичная
- 40. Вторичная зрительная кора: реакция на обобщенный образ руки и отсутствие реакции на целый ряд других стимулов
- 41. Бинокулярное зрение:жертвуем обзо-ром ради определения расстояния
- 42. В ходе сравнения изображений от правого и
- 43. СХЕМА ЛИЦА: врожденное узнавание
- 44. Первич-ная зрит. кора Вторичная и третичнаязрительная кораТретичная
- 45. «Гештальт» – форма, структура, целостный образ.Мы узнаем
- 46. Еще примеры того, что восприятие зависит от видения образа в целом, а также от контекста.Далматин?
- 47. Несколько слов о «чипах»-имплантах в сетчатку и
- 48. Спасибо завнимание!Туманность «Улитка» («Глаз Бога») в созвездии Водолея, 700 св. лет
- 49. Скачать презентанцию
Электромагнитные волны и видимый диапазон (400-700 нм)Зрительная система человека реагирует на волны видимого диапазона. Она включает: (1) орган зрения – глаз (2) зрительный нерв (3) зрительные центры головного мозга
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Электромагнитные волны и видимый
диапазон (400-700 нм)
Зрительная система человека реагирует
на волны видимого диапазона. Она включает:
глаз (2) зрительный нерв(3) зрительные центры головного мозга
Слайд 3Оболочки глаза:
склера (и роговица)
сосудистая (и радужная)
сетчатка
Прозрачные структуры
глаза: роговица, хрусталик, стекловидное тело.
Вспомогательные структуры: веки и слезные железы
(увлажнение и защита), глазодвигательные мышцы.Формирование изображения на сетчатке обеспечивают изменение диаметра зрачка и формы хрусталика.
Слайд 4Хрусталик и окружающая его ресничная мышца обеспечи-вают аккомодацию («приспособление») –
наведение изобра-жения на резкость (как объектив фотоаппарата).
Сокращение ресничной мышцы =
выпуклый хрусталик = четко видим близкие объектыОтдых глаз =
расслабление ресничной мышцы (если смотрим на удаленные объекты либо закрываем глаза и пред-ставляем, что делаем это).
Слайд 6Кристаллины – очень стабильные белки; наличие изменений в ДНК их
генов позволило построить одно из первых молекулярных «филогене-тических деревьев»:
человек
макака
грызуны,
кролик
тупайя
хищники
копытные
кенгуру
3
5
5
12
Число
означает количество изменений (одно за 3-4 млн. лет).
Слайд 7Движения глаз:
с каждым глазом связано по 6 мышц, управляемых средним
мозгом (как и диаметр зрачка и форма хрусталика);
два основных типа
движений глаз – слежения и саккады (быстрые скачки – до 900/сек);в основе врожденные программы, но мы учимся ими управлять (важная роль коры больших полушарий и мозжечка);
тесты на рассматривание картинок – одно из «окон в бессознательное».
Чтение: [1] – скачок в начало строки; [2] мини-саккады (5-7 скачков вдоль строки, текст читается «в несколько приемов»).
Слайд 9Иллюзия вращения, связанная с движениями глаз.
Интересно: надавливание на глаз раскачивает
изображение, а движение глаза не «раскачивает» (корректирующий сигнал из среднего
мозга передается в зрительную кору).
Слайд 10Зрачок: изменение освещенности примерно в 20 раз (как диафрагма фотоаппарата);
сужение на свету и расширение в темноте – функция вегетативной
нервной системы.
Слайд 11СЕТЧАТКА: содержит светочувствительные клетки (фоторецепторы) двух типов – палочки и
колбочки
(rods and cones); здесь же – несколько типов обрабатывающих
нейронов и начало зрительного нерва.
Слайд 12Наружный сегмент фоторецепторов содержит несколько сот мембранных дисков (палочки) либо
складок (колбочки). На их мембранах располагаются свето-чувствительные пигменты – родопсин
(палочки) либо один из 3-х йодопсинов (конопсинов; колбочки).Распад пигмента под действием света запускает реакцию (электрический ответ) фоторецептора.
Слайд 13Процесс перехода световой энергии в реакцию фоторецептора имеет ряд черт
сходства с фотосинтезом и изучается биофизикой.
В состав светочувствительных пигментов
входит молекула ретинола (витамин А, каротин), которая особенно важна для работы родопсина.Реакция фоторецептора на зрительный стимул развивается медленно – около 50 мс (1/20 секунды). Это позволяет создавать иллюзию непрерывного изображения при достаточно высокой «частоте мельканий» (20-25 Гц). На этом основано кино…
Слайд 14Реакция фоторецептора на зрительный стимул развивается медленно – около 50
мс (1/20 секунды). Это позволяет создавать иллюзию непрерывного изображения при
достаточно высокой «частоте мельканий» (20-25 Гц). На этом основано кино…50 мс
Слайд 15Три типа колбочек (и три типа йодопсинов): красно-, зелено- и
сине-чувствительные; дневное цветовое зрение.
Родопсин (и палочки) обладают более высокой и
«широкой» светочувствительностью; не различая цвета, позволяют видеть в сумерках (адаптация млекопитающих к ночному образу жизни). «Синий» и «красный» йодопсины более древние; родопсин – от «синего». У млекопитающих обычно не более 2-х типов колбочек («красный» и «синий»; ген «зеленого» йодопсина – доп. мутация гена «красного»).
Наследование «красного» и «зеленого» (но не «синего») сцеплено с
Х-хромосомой; около 7% мужчин и 0.5% женщин – дальтоники.
Слайд 16Три типа колбочек (и три типа йодопсинов): красно-, зелено- и
сине-чувствительные; дневное цветовое зрение.
Родопсин (и палочки) обладают более высокой и
«широкой» светочувствительностью; не различая цвета, позволяют видеть в сумерках (адаптация млекопитающих к ночному образу жизни). «Синий» и «красный» йодопсины более древние; родопсин – от «синего». У млекопитающих обычно не более 2-х типов колбочек («красный» и «синий»; ген «зеленого» йодопсина – доп. мутация гена «красного»).
Наследование «красного» и «зеленого» (но не «синего») сцеплено с
Х-хромосомой; около 7% мужчин и 0.5% женщин – дальтоники.
На уровне сетчатки мы видим лишь три основных цвета, причем поточечно. Слияние точек и «формирование» многообразия цветов – функция коры больших полушарий.
(теория Юнга-Гельмгольца; импрессионисты, пуантель, TV, дисплеи, RGB-system).
Цветовое многообразие – зрит. иллюзия!
Слайд 17На уровне сетчатки мы видим лишь три основных цвета, причем
поточечно. Слияние точек и «формирование»
многообразия цветов – функция коры
больших полушарий. (теория Юнга-Гельмгольца; импрессионисты, пуантель, TV, дисплеи, RGB-system).
Цветовое многообразие – зрит. иллюзия!
Жорж Сëра. Воскресенье после полудня на острове Гранд-Жатт, 1885.
Слайд 22В целом принцип работы сетчатки тот же, что у сканера
и цифрового фотоаппарата: изображение описывается «поточечно» (как сумма точек разного
цвета и яркости).В сетчатке около 140 млн. палочек; они передают сигналы на 0,5 млн. нейронов, отростки которых входят в состав зрительного нерва (280/1).
7 млн. колбочек передают сигна-лы на 0,5 млн. других нейронов, отростки которых также входят в состав зрительного нерва (14/1).
Итого в составе зрительного нерва около 1 млн. отростков нейронов. Это означает, что видимое изображение описы-вается 1 млн. точек-«пикселей».
Почему так мало? Очевидно, приходится выбирать между объемом информации (скоростью ее обработки) и качеством «картинки». Но, в отличие от матрицы фотоаппарата, «пиксели» сетчатки имеют разный размер. В результате качество изображения в центре поля зрения намного выше, чем на периферии.
Слайд 23Почему так мало? Очевидно, приходится выбирать между объемом информации (скоростью
ее обработки) и качеством «картинки». Но, в отличие от матрицы
фотоаппарата, «пиксели» сетчатки имеют разный размер. В результате качество изображения в центре поля зрения намного выше, чем на периферии.Плотность рецепторов на периферии в 8-10 раз меньше, чем в центре сетчатки.
При этом в центральной ямке почти нет палочек, на периферии мало колбочек
(в сумерках лучше смотреть «немного искоса»).
Слайд 24Равномерная матрица
фотокамеры: 144 «пикселя»
Почему так мало? Очевидно, приходится выбирать
между объемом информации (скоростью ее обработки) и качеством «картинки». Но,
в отличие от матрицы фотоаппарата, «пиксели» сетчатки имеют разный размер. В результате качество изображения в центре поля зрения намного выше, чем на периферии.
Слайд 25Зрительные
центры
головного
мозга.
Ядра переднего гипоталамуса
Средний мозг (четверохолмие)
Зрительные ядра таламуса
Зрительная кора (затылочная
доля).
Слайд 26Ядра переднего гипоталамуса
получают информацию об общем уровне освещенности и
настраиваются на суточный ритм («биол. часы»).
Часть нейронов активны днем
и
влияют на центры бодрст-ования, часть – ночью
(влияют на центры сна).
Пример яркого эффекта
биол. часов – при резкой
смене часового пояса.
Ядра переднего гипоталамуса связаны, кроме того, с регуляцией сезонных ритмов (размножение, спячка, перелеты птиц и т.п.). При этом центры полового и роди-тельского поведения находятся тут же – в переднем гипоталамусе.
Слайд 271. Главный центр бодрствования: ретикулярные ядра моста; сюда поступает часть
информации от всех сенсорных систем; далее происходит оценка общего уровня
«сенсорного давления» на ЦНС, и чем оно больше, тем мозг активнее (нас будит сигнал, поступивший от любой сенсорной системы); аксоны расходятся по всей ЦНС, задавая ее тонус; в тихом и темном месте мы засыпаем.2. Главный центр сна: центральное серое вещество среднего мозга и ядра шва; аксоны нейронов ядер шва также расходятся по всей ЦНС, снижая ее тонус и тормозя, в числе прочего, центры бодрствования. Торможение коры происходит за счет снижения активности нейронов таламуса, чьи аксоны идут в большие полушария.
Центры сна и бодрствования.
Эволюционно очень древние, постоянно конкурируют друг с другом, учитывают значительное число факторов (прежде всего, сенсорных).
Слайд 28Главный центр бодрствования:
ретикулярные ядра моста
Центральное серое в-во и ядра шва
Химический
состав крови: конц-я глюкозы, токсинов, отходов обмена веществ
СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ:
зрение, слух,
кожная чувст-ть, обоняние и др.Ядра
переднего
гипо-
таламуса
Уровень
освещенности
СТРЕСС: боль, сверхсильные стимулы, ожидание важного события и др.
ВЕСЬ МОЗГ
Слайд 29Ядра переднего гипоталамуса
получают информацию об общем уровне освещенности и
настраиваются на суточный ритм («биол. часы»).
Часть нейронов активны днем
и
влияют на центры бодрст-ования, часть – ночью
(влияют на центры сна).
Пример яркого эффекта
биол. часов – при резкой
смене часового пояса.
Ядра переднего гипоталамуса связаны, кроме того, с регуляцией сезонных ритмов (размножение, спячка, перелеты птиц и т.п.). При этом центры полового и роди-тельского поведения находятся тут же – в переднем гипоталамусе.
Слайд 30
Верхняя часть среднего мозга (четверохолмие): реакция на новизну;
новые зрительные стимулы,
слуховые стимулы, прикосновения и т.п.
При появлении новых сти-
мулов запускается ориентировочный
рефлекс – поворот глаз, головы и всего тела в сторону источника сигнала («любопытство», исследовательское поведение).1
2
3
Слайд 31Таламус – фильтрует информацию, поднимающуюся в кору больших полушарий, пропуская
сильные и новые сигналы, а также сигналы, связанные с текущей
деятельностью коры. Подразделяется на ядра, избирательно связанные с разными по функциям зонами коры.Зрительные ядра таламуса находятся в его задней части.
Обеспечивают зрительное внимание, контрастируют изображение для более четкого выделения границ объектов.
Слайд 32Зрительные иллюзии темных и светлых пятен на этих изображениях обусловлены
работой таламуса.
Слайд 34Первич-
ная
зрит.
кора
Вторичная и
третичная
зрительная
кора
Первичная зрительная кора получает сигналы
из таламуса;
в ней – нейроны ориентационной чувствительности (реагируют на
отрезки прямых линий, располо-женные под разными углами к горизонту).Слева: пример реакции нейрона ориентационной чувствительности.
Справа: «микроколонки»
нейронов ориентацион-
ной чувствительности первичной зрительной
коры.
Слайд 35Слева: пример реакции нейрона ориентационной чувствительности.
Справа: «микроколонки»
нейронов ориентацион-
ной чувствительности
первичной зрительной
коры.
В микроколонках – нейроны с одинаковой ориентационными свойствами.
Шаг между ними – около 12.Макроколонка – группа микроколонок, реагир. на линии всех ориентаций (~ 15 микроколонок; ширина макроколонки
1-1,5 мм).
Слайд 36Линия – простейший зрительный образ,
сумма точек (принцип конвергенции).
Дэвид Хьюбел,
Ноб.
Пр. 1981
Слайд 38Первич-
ная
зрит.
кора (17)
Вторичная и
третичная
зрительная
кора
Вторичная зрительная кора: узнавание
геометрических фигур, объединение цветового и черно-белого зрения, детекция движения, «вычисление
объема» (бинокулярное зрение).«Сборка» треугольника
из трех линий:
три нейрона
ориентационной
чувствительности
передают сигналы во
вторичную зрительную кору
Слайд 39Первич-
ная
зрит.
кора (17)
Вторичная и
третичная
зрительная
кора
Вторичная зрительная кора: узнавание
геометрических фигур, объединение цветового и черно-белого зрения, детекция движения, «вычисление
объема» (бинокулярное зрение).Реакция на профиль «лица» другой обезьяны (оптимальный угол 80-100)
Слайд 40Вторичная зрительная кора: реакция на обобщенный образ руки и отсутствие
реакции на целый ряд других стимулов
Слайд 42В ходе сравнения изображений от правого и левого глаза уровень
различий позволяет «вычислить» объем и расстояние.
Зрительная хиазма:
50% перекрест зрительных нервов;
в левое полушарие попадает информация от левых половин сетчаток; в правое – от правых половин.Бинокулярное
зрение:
жертвуем обзо-ром ради определения расстояния
Слайд 44Первич-
ная
зрит.
кора
Вторичная и
третичная
зрительная
кора
Третичная зрительная кора: узнавание
наиболее сложных зрительных образов, в т.ч. лиц конкретных людей (при
нарушении – прозопагнозия) и чтение (при нарушении –оптическая алексия).Вычис-
ляется
около 40
«опорных
точек»
Слайд 45«Гештальт» – форма, структура, целостный образ.
Мы узнаем сенсорный образ по
сумме признаков, но для узнавания вовсе не обязательно наличие полного
их набора; достаточно нескольких ключевых признаков…Джузеппе
Арчим-
больдо,
1590,
Октавио
Окампо,
Тилл
Новак
Слайд 46Еще примеры того, что восприятие
зависит от видения образа в
целом,
а также от контекста.
Далматин?
Слайд 47Несколько слов о «чипах»-имплантах в сетчатку и зрительную кору.
Это матрицы
электродов от 10х10 и более.
Исходный сигнал – с видеокамеры на
очках.Справа: вживление на сетчатку или под нее (при сохранности структур глаза).
Внизу: матрица для вживления в кору и пример преобразования изображения
(слева – исходное изображение; в центре – оно же после преобразования и перед передачей на электроды; справа – восприятие изображения человеком после стимуляции зрительной коры).
