A to ciekawe zięki coraz lepszemu zrozumie- Dniu procesu widzenia naukowcy próbują wyposażyć w zmysł wzroku także maszyny. Asimo to skonstru- owany przez inżynierów z Hondy robot przypominający człowieka. Potrafi on rozpoznawać i zapamięty- wać przedmioty oraz ludzkie twarze, porusza się, omijając przeszkody. Ludzkie oko działa w podobny spo- sób jak cyfrowy aparat fotograficzny. Można powiedzieć, że jego czułość to ok. 100 Mpix, a matryca ma wy- miary 5x5 cm (w aparacie cyfrowym 5 megapikseli 7 mm x 5 mm). Wiele chorób lub uszkodzeń mó- zgu prowadzi do zaburzeń widze- nia. Są to np.: agnozja kształtu, czyli trudności w rozpoznawaniu kształ- tów uniemożliwia ona rozpoznanie dwóch prostych kształtów w grupie innych, achromatopsja, czyli ślepota na barwy, lub akinotopsja polegająca Asimo jest obecnie jednym z najbardziej zaawansowanych technicznie robotów na widzeniu ruchu w sposób niecią- humanoidalnych. Skonstruowany przez inżynierów z Hondy robot potrafi na tyle gły, w postaci migawek . Uszko- sprawnie odbierać bodzce z otoczenia, że może zagrać w piłkę dzenia innego obszaru mózgu po- wodują niemożność rozróżniania nalać wody do szklanki, którą widzą. części, inaczej wydawałyby się tam miejsc i twarzy, wliczając w to własną Złudzenia wzrokowe wykorzystywano zapadnięte . Stymulacja pewnych twarz (prozopagnozja). Niektórym już od bardzo dawna, np. w archi- rejonu mózgu może wywołać halu- ludziom uszkodzenia mózgu nie po- tekturze. Szerokie schody wiodące cynacje wzrokowe, a nawet wrażenie zwalają umiejscowić przedmiotów do świątyń w starożytnej Grecji ro- opuszczania ciała i oglądania siebie w przestrzeni, nie są oni w stanie biono np. nieco wyższe w środkowej samego z zewnątrz. Więcej doświadczeń W internecie 1. Wypustki komórek nerwowych naszymi głowami potężne. Tę zależ- w oku splatają się w prowadzący ność nieświadomie wykorzystujesz, Oszukaj swój wzrok do mózgu nerw wzrokowy. Miejsce, gdy patrzysz na Księżyc. Tak naprawdę Laboratorium iluzji optycznych w którym wychodzi on z oka, jest po- jest on zawsze tej samej wielkości, www.michaelbach.de/ot zbawione światłoczułych komórek niezależnie od tego, czy znajduje się Myślisz, że oglądasz świat dzięki oczom? Nic po- i nazywane ślepą plamką. Obiekt od- nad głową, czy nad horyzontem. Jak Co to jest i do czego służy magne- dobnego! Tak naprawdę widzimy& mózgiem, bijający się w ślepej plamce nie jest się o tym przekonać? Po prostu stań tyczny rezonans jądrowy a oczy są jedynie jego narzędziem. W prosty spo- przez mózg widziany. Można się o tym do Księżyca tyłem i spójrz nań z głową www.howstuffworks.com/mri.htm przekonać. Zakryj prawe oko i spójrz między nogami! sób można go jednak oszukać. Wszystko dlatego, lewym na czerwone kółko. Oddalając Jak zobaczyć trzeci wymiar że mózg poznaje świat, zestawiając wrażenia od- i przybliżając obrazek, powinieneś www.vision3d.com znalezć punkt, w którym niebieska bierane przez oczy z informacjami pochodzącymi gwiazdka znika. Przetestuj swoją ślepą plamkę od innych zmysłów. http://ourworld.compuserve.com/ 2. Czy widziałeś wielki Księżyc wiszą- homepages/cuius/idle/percept/ cy tuż nad horyzontem? Choć robi blindspot.htm wrażenie większego niż zwykle to tylko złudzenie! Drzewo na horyzon- CENTRUM NAUKI cie z dala od nas jest malutkie. A nad KOPERNIK www.kopernik.org.pl CENTRUM NAUKI KOPERNIK Eksperymentuj! Eksperymentuj! Eksperymentuj! Fot. East News/AFP Photo; rys. Małgorzata Świentczak Trochę teorii O historii 6 naczyniówka twardówka 4 posób, w jaki funkcjonuje mózg 2 3 Si mechanizm widzenia, od dawna 1 rogówka siatkówka fascynował badaczy. Już w XIX wieku spekulowano na temat podziału pracy półkul. Paul Broca w 1861 roku i Carl Wernicke w 1874 roku opisali rejony związane z mową. Niemiecki neuro- log Korbinian Brodmann na początku XX wieku podzielił ludzki mózg na 52 obszary jedynie na podstawie precyzyj- nych obserwacji jego wyglądu. Uznał, że poszczególne części różnią się od siebie dlatego, że pełnią różne funkcje. Jak się okazało, w większości przypadków miał rację. Neurolodzy do dzisiaj zresztą zrenica plamka żółta posługują się zaproponowanymi przez niego nazwami. Jednym ze sposobów analizy działania 5 soczewka mózgu były (i są do chwili obecnej) ba- nerw wzrokowy dania osób, które doznały urazów głowy 1 błona organiczna wewnętrzna (na skutek wypadków, ran odniesio- 2 komórki zwojowe żyła i tętnica oczna nych w czasie działań wojennych itp.). Badanie rezonansu magnetycznego (MRI) jest nieinwazyjne i nieszkodliwe dla orga- 3 komórki dwubiegunowe tęczówka plamka ślepa Opisywano objawy rodzaj zaburzeń nizmu. Umożliwia ocenę organów wewnętrznych w dowolnej płaszczyznie także 4, 5 receptory: czopki i pręciki ciało rzęskowe 6 komórki barwnikowe wzrokowych i rejestrowano, jaki rejon trójwymiarowo. Jest to jedna z najdokładniejszych technik diagnostycznych, ciało szkliste mózgu był uszkodzony. To wskazywało, choć jest to także jedno z najdroższych badań które części mózgu są odpowiedzialne bserwowanie tego, co dzieje się rejonów, z których górny określa, albo odwrócą obraz do góry nogami za poszczególne aspekty widzenia. brytyjski naukowiec Richard Caton. Nie- funkcjonowaniem mózgu. Stało się to O wokół nas, nie wymaga wiele GDZIE się znajduje, a dolny pozwala proste czynności, np. chodzenie po Od dawna też próbowano badać miecki fizjolog Hans Berger rozpoczął możliwe dzięki zastosowaniu technik wysiłku. Ot, po prostu rzucamy okiem. przeanalizować, CZYM jest obser- krętej linii, stają się wówczas bardzo aktywność mózgu. Pierwsze pomiary swoje badania nad ludzkim EEG jeszcze tomografii komputerowej (CAT, PET Jednak nasz mózg cały czas intensyw- wowany przedmiot, w tym również trudne. Dlaczego tak się dzieje? zjawisk elektrycznych w mózgu króli- w 1820 roku. Jednak dopiero koniec XX i wreszcie MRI, czyli rezonansu magne- nie pracuje, bowiem to on decyduje rozpoznać jego BARW. Mózg otrzymuje pomniejszony i od- ka i małpy przedstawił w 1875 roku wieku przyniósł rewolucję w pracy nad tycznego). o tym, co naprawdę widzimy. Pojedyncza komórka nerwu wzro- wrócony obraz świata. Lata doświad- Oko jest pierwszym odbiorcą wrażeń kowego widzi tylko maleńki wy- czeń i połączenie obrazu z informacja- wzrokowych. Fotony światła padają na cinek obrazu (pochodzący z recep- mi dostarczanymi przez inne zmysły Współczesne zastosowania część oka zwaną siatkówką, zbudowa- torów w siatkówce, z których ko- uczą mózg poprawnego widzenia ną z ok. 105 mln światłoczułych recep- mórka ta odbiera sygnały). Mózg rzeczywistości. Dzięki temu nie sprawia torów. Blisko 100 mln z nich to pręciki musi zatem złożyć w całość impulsy nam większych problemów interpre- odpowiadające za tzw. widzenie nocne z różnych części siatkówki. Dopiero towanie obrazu, łączenie widzianego a świecie żyje blisko 40 mln osób z miniaturowych elektrod. Ka- i rozpoznawanie kształtu oraz ruchu. złożenie wszystkich bodzców po- obiektu z innymi jego charakterystyka- Nniewidomych. Prawie trzy razy wię- mera rejestruje obraz, który Czopki (ok. 5 mln) odpowiadają za zwala zobaczyć cały obraz. Po ana- mi, takimi jak dzwięk czy zapach, oraz cej określa się zaś jako niedowidzące. mikroprocesor przekształca widzenie dzienne i rozróżnianie barw. lizie co i gdzie widzimy, następuje poruszanie się wśród różnych przed- Choć budowa oka i droga przetwarzania w sygnały. Następnie są one Siatkówka kontaktuje się z mózgiem identyfikacja przedmiotów. Działanie miotów. Nie wprawia nas w zdumienie danych w obraz jest bardzo złożona, na- wysyłane przez wbudowany za pomocą blisko miliona komórek systemu usprawnia dodatkowo fakt, na przykład to, że kiedy poruszamy ukowcy starają się skonstruować różne- w okulary maleńki nadajnik nerwowych, z których każda oplata że mózg błyskawicznie reaguje na się, wszystkie obiekty wokół nas po- go rodzaju protezy, które pozwolą nie- radiowy do wszczepionego wypustkami (dendrytami) niewielki obrazy, w których występują znane ruszają się w polu naszego widzenia widomym widzieć. Wystarczy, że będą pod skórę pacjenta odbiorni- fragment siatkówki. Wypustki te spla- mu elementy. Kolejne etapy analizy od środka do zewnątrz, zmieniając rozróżniali choć kształty, a już w znacz- ka, połączonego przewodem tają się w jeden gruby nerw wzrokowy, obrazu obejmują ruch i jego kierunki. jednocześnie rozmiary. nym stopniu może poprawić to jakość z implantem w siatkówce oka. który przesyła odebrane informacje do W ostatnim etapie mózg dokonuje W przypadku magicznych oku- ich życia. Jeśli niedziałającą częścią oka Implant przekazuje impulsy do mózgu. Dane te są następnie przetwa- złożenia wszystkich elementów, dzię- larów oszustwo dokonuje się między jest siatkówka, a reszta układu widzenia nerwu wzrokowego. Pierwsza rzane, przy czym proces ten można ki czemu to, co widzimy jest spójne przedmiotem a okiem. O ile mózg jest włącznie z mózgiem działa prawidłowo, wersja protezy zawierała 16 podzielić na kilka etapów. i zgodne z rzeczywistością. przyzwyczajony do naturalnej defor- wystarczy dostarczyć odpowiednie elektrod. Obecnie dopuszczo- Informacja z siatkówki trafia naj- Jeżeli na którymkolwiek poziomie macji obrazu wynikającej z anatomii bodzce do mózgu, czyli zastąpić recep- na do testów druga wersja ma pierw do tylnej części mózgu, zwanej odbierania i analizy obrazu pojawią oka, nowe zmiany powodują rozprzę- tory siatkówki sztucznym implantem. ich 60, a planowana trzecia Proteza siatkówki składa się z okula- pierwotną korą wzrokową. Tu docho- się zakłócenia zmysł wzroku zaczy- żenie funkcji, których działania sobie Obecnie testuje się system, który składa wersja będzie ich miała 1 tys. Osoby rów z zamontowaną kamerą oraz dzi do podstawowej analizy obrazu, na płatać nam figle. Możemy także nie uzmysławiamy. Właśnie dlatego się z wbudowanej w okulary kamery, niedowidzące, którym wszczepiono mikrochipa, który jest chirurgicznie przede wszystkim do określenia jego celowo wprowadzić go w błąd. Wy- tak trudno po założeniu magicznych mikroprocesora, nadajnika radiowe- protezę I generacji, po pewnym treningu wszczepiany w siatkówkę osoby kształtu. W kolejnym etapie informa- starczy włożyć okulary, które zmienią okularów wykonać nawet najprostsze go, odbiornika radiowego i implantu nauczyły się dostrzegać zarysy kształtów niewidzącej cja wędruje równolegle do dwóch odbiór obrazu np. zamienią kierunki czynności. o wielkości 1x1 mm, zbudowanego i ruch przedmiotów. Eksperymentuj! Fot. UW Madison University Communications\Jeff Miller, Group at Johns Hopkins University and North Carolina State University Rys. Jerry Lim, Małgorzata Świentczak