Zrakové vnímání je jeden ze smyslů, který spočívá ve schopnosti detekovat světlo a interpretovat (vidět) ho jako vjem známý jako zrak nebo vidění pouhým okem. Zrak má specifický smyslový systém, zrakový systém.
Panují neshody o tom, zda se jedná o jeden, dva nebo dokonce tři samostatné smysly. Někteří lidé rozlišují mezi „černobílým“ viděním a vnímáním barev a jiní poukazují na to, že vidění pomocí tyčinkových buněk používá jiné fyzikální detektory na sítnici než čípkové buňky. Někteří tvrdí, že vnímání hloubky je také smyslem, ale jiní tvrdí, že se ve skutečnosti jedná o poznávací (tj. postsenzorickou) funkci odvozenou od toho, že máme stereoskopické vidění (dvě oči), a není to smyslový vjem jako takový. Mnoho lidí je také schopno vnímat polarizaci světla.
Oko je světlocitlivý orgán, který je první součástí zrakového systému. Sítnice oka provádí první fáze zpracování zrakového vjemu.
Naše oči jsou nejvyspělejšími smyslovými orgány našeho těla [Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text] Světelné paprsky vstupují do oka tak, že nejprve projdou průhlednou rohovkou. Téměř dvě třetiny zaostřovacího výkonu oka se odehrávají podél přední plochy. Normální rohovka by měla mít kulatý obrys jako polévková lžíce, což oku umožňuje vytvořit jediný zaostřený obraz.
Zrakový systém je velmi účinný při rychlém vstřebávání informací z prostředí, které nám pomáhají řídit naše jednání. Vidění začíná, když rohovka a čočka zaostří obraz vnějšího světa na světlocitlivou membránu v zadní části oka, která se nazývá sítnice. Sítnice je vlastně část mozku, která je izolovaná a slouží jako převodník pro přeměnu světelných vzorců na neuronální signály.
Oční čočka zaměřuje světlo na fotorecepční buňky sítnice, které detekují fotony světla prostřednictvím zrakového cyklu a reagují na ně tvorbou nervových impulzů.Světlo je absorbováno fotopigmentem do dvou tříd receptorů, tyčinek a čípků. V lidské sítnici je přibližně sto milionů tyčinek a pět milionů čípků. Tyčinky jsou aktivní při skotopickém neboli tlumeném osvětlení a čípky při fotopickém neboli denním světle. Proti sobě stojí dva barevné systémy: modrožlutý a červenozelený. Tyto tři toky (jasový, B-Y a R-G) jsou zpočátku zpracovávány paralelně. Sítnice obsahuje tři různé typy čípků, z nichž každý má zrakové pigmenty s různou maximální spektrální citlivostí: červený: (560 nm), zelený (530 nm) a modrý (430 nm). Červený i zelený pigment jsou zakódovány na chromozomu x a modrý pigment čípku se nachází na sedmém chromozomu.
Neuropsychologie zraku
Zbývající fáze zrakového vnímání se odehrávají v optickém nervu, laterálním genikulárním jádru a zrakové kůře mozku.
Poté, co světlo projde rohovkou, se přes čočku dostane na sítnici. Signály ze sítnice jsou hierarchicky zpracovávány různými částmi mozku, například laterálním genikulárním jádrem a primární a sekundární zrakovou kůrou mozku.
Zobrazen je vizuální dorzální proud (zeleně) a ventrální proud (fialově). Na vidění se podílí velká část lidské mozkové kůry.
Oblasti studia zrakového vnímání
Zrakové vnímání bere v úvahu nejen vzorce osvětlení na sítnici, ale také naše ostatní smysly a předchozí zkušenosti. Vezměme si úlohu pozorování ptáků (příklad rozpoznávání objektů): abychom byli schopni identifikovat ptáka na pozadí stromů a křovin, potřebujeme předchozí expozici obecným vlastnostem kategorie ptáků. Na základě minulých zkušeností očekáváme, že ptáci budou mít určitý tvar, barvu atd. Slyšení zvuku, který je pro ptáky charakteristický, například zpěvu, nám pomůže ptáka lokalizovat: při zrakovém vnímání se využívají informace z ostatních smyslů. V tomto případě se využívají lokalizační informace ze sluchové oblasti.
Vývoj zrakového vnímání
Zrakové vnímání se vyvíjí v interakci s prostředím a je to vývojový proces.
Individuální a skupinové rozdíly ve zrakovém vnímání
Ukázalo se, že většina obecných procesů vizuálního vnímání je univerzální a nezávisí na kultuře, i když existují specifické případy, kdy se do hry zapojuje kulturní variabilita.
Bylo také prokázáno, že naše zrakové vnímání mohou ovlivnit i určité individuální rozdíly, jako je například zhoršený zrak a prostorové schopnosti. Vnímání ovlivňují i další faktory, jako je osobnost, kognitivní styly, pohlaví, povolání, věk, hodnoty, postoje, motivace, náboženské přesvědčení, ekonomický status, vzdělání a zvyky.
Teoretické perspektivy studia zrakového vnímání
Studium zrakového vnímání
Hlavní problém zrakového vnímání spočívá v tom, že to, co lidé vidí, není pouhým překladem sítnicových podnětů (tj. obrazu na sítnici). Lidé, kteří se zajímají o vnímání, se proto dlouho snažili vysvětlit, co vizuální zpracování dělá, aby vzniklo to, co skutečně vidíme.
Rané studie vizuálního vnímání
Zobrazen je vizuální dorzální proud (zeleně) a ventrální proud (fialově). Na vidění se podílí velká část lidské mozkové kůry.
Ve starověkém Řecku existovaly dvě hlavní školy, které poskytovaly primitivní vysvětlení toho, jak se zrak v těle uskutečňuje.
První byla „emisní teorie“, která tvrdila, že vidění vzniká, když paprsky vycházejí z očí a jsou zachyceny zrakovými objekty. Pokud jsme viděli nějaký předmět přímo, bylo to „prostřednictvím paprsků“ vycházejících z očí a opět dopadajících na předmět. Lomený obraz však byl viděn také „prostřednictvím paprsků“, které vycházely z očí, procházely vzduchem a po lomu dopadaly na viditelný předmět, který byl viděn jako výsledek pohybu paprsků z oka. Tuto teorii zastávali učenci jako Euklides a Ptolemaios a jejich následovníci.
Druhá škola zastávala tzv. „intromise“, která vidění chápe tak, že do očí vstupuje něco, co představuje objekt. Zdá se, že tato teorie, jejímiž hlavními propagátory byli Aristoteles, Galén a jejich následovníci, se alespoň trochu dotýkala toho, co to vlastně vidění je, ale světlo v ní nehrálo žádnou roli a zůstala pouze spekulací postrádající jakýkoli experimentální základ.
Leonardo Da Vinci: Oko má centrální linii a vše, co se do oka dostane skrze tuto centrální linii, je zřetelně vidět.
Ibn al-Hajtham (známý také jako Alhacen nebo Alhazen), „otec optiky“, jako první ve své vlivné knize o optice (1021) obě myšlenkové školy smířil. Tvrdil, že vidění je způsobeno světlem z předmětů vstupujících do oka, a vyvinul ranou vědeckou metodu zdůrazňující rozsáhlé experimenty, aby to dokázal. Byl průkopníkem vědeckého zkoumání psychologie zrakového vnímání a jako první vědec tvrdil, že k vidění dochází v mozku, nikoli v očích. Poukázal na to, že osobní zkušenost má vliv na to, co a jak lidé vidí, a že vidění a vnímání jsou subjektivní. Podrobně vysvětlil možné chyby ve vidění a jako příklad popsal, že malé dítě s menšími zkušenostmi může mít větší potíže s interpretací toho, co vidí. Pro malé dítě je jedno, jak ošklivá je matka, protože definice krásy není pro malé dítě tak dobře definovaná jako u jakéhokoli jiného dospělého člověka. Uvádí také příklad dospělého člověka, který se může mýlit ve vidění kvůli tomu, že mu jeho zkušenost sugeruje, že vidí jednu věc, zatímco ve skutečnosti vidí něco jiného. To lze snadno vztáhnout ke známému rčení „krása je v oku pozorovatele“, které říká, že květina, která se jednomu člověku může zdát krásná, se jinému nemusí tolik líbit. Al-Hajthám provedl mnoho výzkumů a experimentů týkajících se zrakového vnímání, rozšířil Ptolemaiovu práci o binokulárním vidění a komentoval Galénovy anatomické práce.
Leonardo Da Vinci, 1452-1519, jako první rozpoznal zvláštní optické vlastnosti oka. Napsal: „Funkce lidského oka, … byla popsána velkým počtem autorů určitým způsobem. Já jsem však zjistil, že je zcela jiná.“ Jeho hlavním experimentálním zjištěním bylo, že zřetelné a jasné vidění je pouze na linii zraku, optické čáře, která končí u fovey. Ačkoli tato slova nepoužil doslova, je vlastně otcem moderního rozlišování mezi foveálním a periferním viděním.
Odvozování vyžaduje předchozí zkušenost se světem:
příklady známých předpokladů – založených na vizuální zkušenosti – jsou:
Studium zrakových klamů (případů, kdy se proces inference pokazí) přineslo mnoho poznatků o tom, jaké předpoklady zrakový systém vytváří.
Jiný typ hypotézy nevědomé inference (založené na pravděpodobnostech) byl nedávno oživen v tzv. bayesovských studiích zrakového vnímání. Zastánci tohoto přístupu se domnívají, že zrakový systém provádí určitou formu bayesovské inference, aby odvodil vjem ze smyslových dat. Modely založené na této myšlence byly použity k popisu různých vizuálních subsystémů, jako je vnímání pohybu nebo vnímání hloubky.
Gestalt psychologové, kteří pracovali především ve 30. a 40. letech 20. století, položili mnoho výzkumných otázek, které dnes zkoumají vědci zabývající se viděním.
Gestalt zákony organizace se staly vodítkem pro studium toho, jak lidé vnímají vizuální komponenty jako organizované vzory nebo celky, a ne jako mnoho různých částí. Gestalt je německé slovo, které se překládá jako „konfigurace nebo vzor“. Podle této teorie existuje šest hlavních faktorů, které určují, jak věci seskupujeme podle vizuálního vnímání: Blízkost, Podobnost, Uzavřenost, Symetrie, Společný osud a Kontinuita.
Jedním z důvodů, proč kognitivní psychologové často opomíjejí zákony Gestaltu, je nepochopení podstaty periferního vidění. Je pravda, že zrakové vnímání probíhá pouze během fixace.
Během fixace však nefunguje pouze foveální vidění s vysokým rozlišením v místě fixace, ale také periferní vidění. Vzhledem k nedostatečné ostrosti a relativní nezávislosti na poloze oka (díky extrémně širokému úhlu) se jedná o systém komprimující obraz.
Zatímco foveální vidění je velmi pomalé (pouze 3 až 4 vysoce kvalitní teleskopické obrazy za sekundu), periferní vidění je velmi nepřesné, ale také velmi rychlé (až 90 obrazů za sekundu – což umožňuje vidět blikání obrazu evropské 50Hz televize). Prvky zorného pole se tak automaticky seskupují podle zákonů jako Blízkost, Podobnost, Uzavřenost, Symetrie, Společný osud a Spojitost.
V 60. letech 20. století umožnil technický vývoj průběžnou registraci očních pohybů při čtení, při prohlížení obrázků, později při řešení zrakových problémů a po zpřístupnění náhlavních kamer také při řízení vozidla.
Obrázek vlevo ukazuje, co se může stát během prvních dvou sekund vizuální kontroly. Zatímco pozadí je rozostřené, což představuje periferní vidění, první pohyb oka směřuje k botám muže (právě proto, že jsou velmi blízko počáteční fixace a mají přiměřený kontrast).
Následující fixace přeskakují z tváře na tvář. Mohou dokonce umožnit porovnávání mezi tvářemi.
Lze konstatovat, že ikona obličeje je velmi atraktivní vyhledávací ikonou v periferním zorném poli. Foveální vidění doplňuje periferní první dojem o detailní informace.
Kognitivní a výpočetní přístupy
V 80. letech 20. století David Marr vytvořil víceúrovňovou teorii vidění, která analyzovala proces vidění na různých úrovních abstrakce. Aby se mohl zaměřit na pochopení konkrétních problémů vidění, identifikoval (spolu s Tomasem Poggiem) tři úrovně analýzy: výpočetní, algoritmickou a implementační.
Výpočetní úroveň řeší na vysoké úrovni abstrakce problémy, které musí zrakový systém překonat. Algoritmická úroveň se pokouší určit strategii, která může být použita k řešení těchto problémů. A konečně implementační úroveň se pokouší vysvětlit, jak jsou tyto problémy překonávány z hlediska skutečné nezbytné nervové činnosti.
Marr bohužel zemřel na leukémii v Cambridge ve státě Massachusetts ve věku 35 let, ale jeho teorie poskytuje důležitý rámec pro další zkoumání zraku.
Psycholog James J. Gibson vytvořil teoretický pohled na vidění, který se od Helmholtzova pohledu zásadně liší. Gibson se domnívá, že v běžném prostředí je k dispozici dostatek zrakových vjemů, které umožňují veridické vnímání (přesné vnímání světa). Gibson nahrazuje inferenci výběrem informací.
Ačkoli většina dnešních badatelů má blíže k Helmholtzově teorii nevědomé inference, Gibson udělal mnoho pro to, aby určil, jaký druh informací má zrakový systém k dispozici.
Vývoj zrakového vnímání
Typy zrakového vnímání
Viz aberace v optických systémech, ale je třeba to přepsat pro oko.
víčka: zánět (stye, chalazion, blefaritida) – entropium – ektropium – lagoftalmus – blefarochaláza – ptóza – blefarofimóza – xanthelasma – trichiáza – madaroza
slzný systém: Dakryoadenitida – Epifora – Dakryocystitida
oběžná dráha: Exoftalmus – Enoftalmus
Konjunktivitida (Alergický zánět spojivek) – Pterygium – Pinguecula – Subkonjunktivální krvácení
skléra: skleritida rohovky: Keratitida – Vřed rohovky – Sněžná slepota – Thygesonova povrchová bodová keratopatie – Fuchsova dystrofie – Keratokonus – Keratoconjunctivitis sicca – Arc eye – Keratokonjunktivitida – Neovaskularizace rohovky – Kayser-Fleischerův prstenec – Arcus senilis – Pásková keratopatie
Iritida – Uveitida – Iridocyklitida – Hyfema – Perzistující zornice – Iridodialýza – Synechie
Katarakta – Afakie – Ectopia lentis
Choroideremie – Choroiditida (Chorioretinitida)
Retinitida (chorioretinitida) – Odchlípení sítnice – Retinoschíza – Retinopatie (Biettiho krystalická dystrofie, Coatsova choroba, diabetická retinopatie, hypertenzní retinopatie, Retinopatie nedonošených) – Makulární degenerace – Retinitis pigmentosa – Krvácení do sítnice – Centrální serózní retinopatie – Makulární edém – Epiretinální membrána – Makulární puchýř – Vitelliformní makulární dystrofie – Leberova vrozená amauróza – Ptačí chorioretinopatie
Zánět zrakového nervu – Papilém – Atrofie zrakového nervu – Leberova hereditární neuropatie zrakového nervu – Dominantní atrofie zrakového nervu – Drúzy zrakového disku – Glaukom – Toxická a nutriční neuropatie zrakového nervu – Přední ischemická neuropatie zrakového nervu
Paralytický strabismus: Oftalmoparéza – progresivní zevní oftalmoplegie – obrna (III, IV, VI) – Kearns-Sayreův syndrom
Jiný strabismus: Brownův syndrom – Duaneův syndrom – Hypertropie – Heteroforie (esoforie, exoforie) – Brownův syndrom
Ostatní binokulární: Konjugovaná obrna pohledu – Konvergenční insuficience – Internukleární oftalmoplegie – Syndrom jeden a půl pohledu
Refrakční vada: Anizometropie/Aniseikonie – Presbyopie – Hyperopie/myopie – Astigmatismus
Amblyopie – Leberova kongenitální amauróza – Subjektivní (astenopie, hemeralopie, fotofobie, scintilační skotom) – Diplopie – Skotom – Anopsie (binasální hemianopsie, bitemporální hemianopsie, homonymní hemianopsie, kvadrantanopie) – Barevná slepota (achromatopsie, dichromacie, monochromacie) – Nyktalopie (Oguchiho choroba) – Slepota/nízké vidění
Anizokorie – Argyll Robertsonova zornice – Marcus Gunnova zornice/Marcus Gunnův fenomén – Adieho syndrom – Mióza – Mydriáza – Cykloplegie
Trachom – Onchocerkóza
Nystagmus – Glaukom/oční hypertenze – Floater – Leberova hereditární optická neuropatie – Červené oko – Keratomykóza – Xeroftalmie – Phthisis bulbi