Oszukaj swój wzrok
Myślisz, że oglądasz świat dzięki oczom? Nic po-
dobnego! Tak naprawdę widzimy& mózgiem,
a oczy są jedynie jego narzędziem. W prosty spo-
sób można go jednak oszukać. Wszystko dlatego,
że mózg poznaje świat, zestawiając wrażenia od-
bierane przez oczy z informacjami pochodzącymi
od innych zmysłów.
CENTRUM NAUKI
KOPERNIK
Eksperymentuj!
Trochę teorii
6
naczyniówka
twardówka
twardówka
4
2
3
1
rogówka siatkówka
plamka żółta
z
renica plam
5
soczewka
nerw wzrokowy
1  błona organiczna wewnętrzna
2  komórki zwojowe
żyła i tętnica oczna
3  komórki dwubiegunowe
tęczówka plamka ślepa
4, 5  receptory: czopki i pręciki
ciało rzęskowe 6  komórki barwnikowe
ciało szkliste
bserwowanie tego, co dzieje się rejonów, z których górny określa, albo odwrócą obraz do góry nogami
Owokół nas, nie wymaga wiele GDZIE się znajduje, a dolny pozwala  proste czynności, np. chodzenie po
wysiłku. Ot, po prostu rzucamy okiem. przeanalizować, CZYM jest obser- krętej linii, stają się wówczas bardzo
Jednak nasz mózg cały czas intensyw- wowany przedmiot, w tym również trudne. Dlaczego tak się dzieje?
nie pracuje, bowiem to on decyduje rozpoznać jego BARW
. Mózg otrzymuje pomniejszony i od-
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
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
i rozpoznawanie kształtu oraz ruchu. złożenie wszystkich bodz
ców po- obiektu z innymi jego charakterystyka-
Czopki (ok. 5 mln) odpowiadają za zwala zobaczyć cały obraz. Po ana- mi, takimi jak dz
więk czy zapach, oraz
widzenie dzienne i rozróżnianie barw. lizie co i gdzie widzimy, następuje poruszanie się wśród różnych przed-
Siatkówka kontaktuje się z mózgiem identyfikacja przedmiotów. Działanie miotów. Nie wprawia nas w zdumienie
za pomocą blisko miliona komórek systemu usprawnia dodatkowo fakt, na przykład to, że kiedy poruszamy
nerwowych, z których każda oplata że mózg błyskawicznie reaguje na się, wszystkie obiekty wokół nas po-
wypustkami (dendrytami) niewielki obrazy, w których występują znane ruszają się w polu naszego widzenia
fragment siatkówki. Wypustki te spla- mu elementy. Kolejne etapy analizy od środka do zewnątrz, zmieniając
tają się w jeden gruby nerw wzrokowy, obrazu obejmują ruch i jego kierunki. jednocześnie rozmiary.
który przesyła odebrane informacje do W ostatnim etapie mózg dokonuje W przypadku  magicznych oku-
mózgu. Dane te są następnie przetwa- złożenia wszystkich elementów, dzię- larów oszustwo dokonuje się między
rzane, przy czym proces ten można ki czemu to, co widzimy jest spójne przedmiotem a okiem. O ile mózg jest
podzielić na kilka etapów. i zgodne z rzeczywistością. przyzwyczajony do naturalnej defor-
Informacja z siatkówki trafia naj- Jeżeli na którymkolwiek poziomie macji obrazu wynikającej z anatomii
pierw do tylnej części mózgu, zwanej odbierania i analizy obrazu pojawią oka, nowe zmiany powodują rozprzę-
pierwotną korą wzrokową. Tu docho- się zakłócenia  zmysł wzroku zaczy- żenie funkcji, których działania sobie
dzi do podstawowej analizy obrazu, na płatać nam figle. Możemy także nie uzmysławiamy. Właśnie dlatego
przede wszystkim do określenia jego celowo wprowadzić go w błąd. Wy- tak trudno po założeniu  magicznych
kształtu. W kolejnym etapie informa- starczy włożyć okulary, które zmienią okularów wykonać nawet najprostsze
cja wędruje równolegle do dwóch odbiór obrazu  np. zamienią kierunki czynności.
Eksperymentuj!
Fot. UW  Madison University Communications\Jeff Miller, Group at Johns Hopkins University and North Carolina State University
O historii
posób, w jaki funkcjonuje mózg
Si mechanizm widzenia, od dawna
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
posługują się zaproponowanymi przez
niego nazwami.
Jednym ze sposobów analizy działania
mózgu były (i są do chwili obecnej) ba-
dania osób, które doznały urazów głowy
(na skutek wypadków, ran odniesio-
nych w czasie działań wojennych itp.). Badanie rezonansu magnetycznego (MRI) jest nieinwazyjne i nieszkodliwe dla orga-
Opisywano objawy  rodzaj zaburzeń nizmu. Umożliwia ocenę organów wewnętrznych w dowolnej płaszczyz
nie także
wzrokowych  i rejestrowano, jaki rejon trójwymiarowo. Jest to jedna z najdokładniejszych technik diagnostycznych,
mózgu był uszkodzony. To wskazywało, choć jest to także jedno z najdroższych badań
które części mózgu są odpowiedzialne
za poszczególne aspekty widzenia. brytyjski naukowiec Richard Caton. Nie- funkcjonowaniem mózgu. Stało się to
Od dawna też próbowano badać miecki fizjolog Hans Berger rozpoczął możliwe dzięki zastosowaniu technik
aktywność mózgu. Pierwsze pomiary swoje badania nad ludzkim EEG jeszcze tomografii komputerowej (CAT, PET
zjawisk elektrycznych w mózgu króli- w 1820 roku. Jednak dopiero koniec XX i wreszcie MRI, czyli rezonansu magne-
ka i małpy przedstawił w 1875 roku wieku przyniósł rewolucję w pracy nad tycznego).
Współczesne zastosowania
a świecie żyje blisko 40 mln osób z miniaturowych elektrod. Ka-
Nniewidomych. Prawie trzy razy wię- mera rejestruje obraz, który
cej określa się zaś jako niedowidzące. mikroprocesor przekształca
Choć budowa oka i droga przetwarzania w sygnały. Następnie są one
danych w obraz jest bardzo złożona, na- wysyłane przez wbudowany
ukowcy starają się skonstruować różne- w okulary maleńki nadajnik
go rodzaju protezy, które pozwolą nie- radiowy do wszczepionego
widomym widzieć. Wystarczy, że będą pod skórę pacjenta odbiorni-
rozróżniali choć kształty, a już w znacz- ka, połączonego przewodem
nym stopniu może poprawić to jakość z implantem w siatkówce oka.
ich życia. Jeśli niedziałającą częścią oka Implant przekazuje impulsy do
jest siatkówka, a reszta układu widzenia nerwu wzrokowego. Pierwsza
włącznie z mózgiem działa prawidłowo, wersja protezy zawierała 16
 wystarczy dostarczyć odpowiednie elektrod. Obecnie dopuszczo-
bodz
ce do mózgu, czyli zastąpić recep- na do testów druga wersja ma
tory siatkówki sztucznym implantem. ich 60, a planowana trzecia Proteza siatkówki składa się z okula-
Obecnie testuje się system, który składa wersja będzie ich miała 1 tys. Osoby rów z zamontowaną kamerą oraz
się z wbudowanej w okulary kamery, niedowidzące, którym wszczepiono mikrochipa, który jest chirurgicznie
mikroprocesora, nadajnika radiowe- protezę I generacji, po pewnym treningu wszczepiany w siatkówkę osoby
go, odbiornika radiowego i implantu nauczyły się dostrzegać zarysy kształtów niewidzącej
o wielkości 1x1 mm, zbudowanego i ruch przedmiotów.
Rys. Jerry Lim, Małgorzata Świentczak
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 bodz
ce 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,
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
i nazywane ślepą plamką. Obiekt od- nad głową, czy nad horyzontem. Jak Co to jest i do czego służy magne-
bijający się w ślepej plamce nie jest się o tym przekonać? Po prostu stań tyczny rezonans jądrowy
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!
lewym na czerwone kółko. Oddalając Jak zobaczyć trzeci wymiar
i przybliżając obrazek, powinieneś www.vision3d.com
znalez
ć punkt, w którym niebieska
gwiazdka znika. Przetestuj swoją ślepą plamkę
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-
cie z dala od nas jest malutkie. A nad
www.kopernik.org.pl
CENTRUM NAUKI
KOPERNIK
Eksperymentuj!
Fot. East News/AFP Photo; rys. Małgorzata Świentczak