Меню Рубрики

Цветовое зрение трехкомпонентная теория цветового зрения

Зрительный анализатор.

Значение зрительного анализатора.

Обеспечивает различение яркости, цвета, формы предметов, их размеров.

Играет большую роль в регуляции положения тела и в определении расстояния до объекта.

Зрению принадлежит ведущее значение при обучении ребёнка письму, чтению, рисованию и т.д.

Согласно современным представлениям, не менее 80% информации об окружающем мире человек получает благодаря зрению.

Строение глаза.

Глаз человека состоит из глазного яблока, соединенного зрительным нервом с головным мозгом, и вспомогательного аппарата (веки, слезные органы и мышцы, двигающие глазное яблоко). По форме глазное яблоко имеет не совсем правильную шаровидную форму. Его размеры могут быть больше или меньше, что имеет значение для формирования преломляющей способности глаза – его рефракции.

Стенки глаза состоят из 3 оболочек – наружной, средней и внутренней. Они окружают содержимое глазного яблока – хрусталик, стекловидное тело, внутриглазную жидкость. Наружная оболочка глаза – непрозрачная склера, занимающая 5/6 его поверхности; в своем переднем отделе соединяется с прозрачной роговицей. Спереди склера покрыта тонкой слизистой оболочкой – конъюнктивой, которая сзади переходит на внутреннюю поверхность верхнего и нижнего век. По оптическим свойствам роговица – наиболее сильная преломляющая среда глаза. Она также является как бы окном, через которое в глаз проходят лучи света. Непосредственно за роговицей находятся передняя камера глаза – пространство, заполненное прозрачной жидкостью. Задней стенкой передней камеры является радужка; в центре ее расположен зрачок – круглое отверстие диаметром 3,5 мм. В радужке находятся 2 мышцы, расширяющие и сужающие зрачок. Радужка переходит в цилиарное тело. В нем заложена мышца непроизвольного действия, участвующего в аккомодации глаза. Радужная оболочка, цилиарное тело составляют среднюю оболочку глаза. Внутренняя оболочка глаза – сетчатка – воспринимающий аппарат. Один из ее слоев – слой зрительных клеток, состоящий из световоспринимающих клеток – палочковых и колбочковых, осуществляющих восприятие цвета. В центре сетчатки расположена область желтого пятна. Полость глаза выполнена хрусталиком и стекловидным телом. Чечевицеобразный хрусталик расположен непосредственно за радужной оболочкой. Стекловидное тело – бесцветная студенистая масса – занимает большую часть полости глаза. Движения глазных яблок возможны благодаря аппарату, состоящему из 4 прямых и 2 косых мышц. Сокращение отдельных мышц глаза или же их групп обеспечивают координированные движения глаз.

Оптическая система глаза.

Поступающие в глаз световые лучи, прежде чем оказаться на сетчатке, проходят через несколько преломляющих поверхностей:

— водянистая влага передней и задней камер глаза;

В результате преломления на сетчатке возникает уменьшенное и перевернутое изображение видимого предмета. Преломляющая способность глаза называется рефракция, и она зависит на 2/3 от преломляющей способности роговицы и на 1/3 от хрусталика.

Глаз может приспосабливаться к четкому видению предметов, находящихся на различном расстоянии от него. Эта способность глаза называется аккомодация. Она осуществляется за счет изменения кривизны хрусталика.

Светочувствительный аппарат глаза.

Сетчатка представляет собой внутреннюю оболочку глаза, имеющую сложную, многослойную структуру. Здесь расположены фоторецепторы (палочки и колбочки). В сетчатой оболочке насчитывается приметно 125 млн. палочек и 6 млн. колбочек. Главная масса колбочек сосредоточена в центральной области сетчатки в желтом пятне. По мере удаления от центра число колбочек уменьшается, а палочек возрастает. На периферии сетчатки имеются только палочки. Колбочки предназначены для дневного зрения. Они малочувствительны к слабому освещению. Ими воспринимаются форма, цвет и детали предмета. Палочки воспринимают световые лучи в условиях сумеречного освещения.

Желтое пятно, особенно его центральная ямка, состоящая только из колбочек, является местом наилучшего видения. Такое зрение называется центральным. Остальные части сетчатки принимают участие в боковом, или периферическом, зрении. Задержите взгляд на какой-либо букве читаемой вами строки, и вы убедитесь в том, что эта буква видна хорошо, остальные буквы, особенно расположенные по краям строки, заметно хуже. Центральное зрение обеспечивает возможность рассматривать мелкие детали предметов, а периферическое зрение дает возможность ориентироваться в пространстве.

Трехкомпонентная теория цветового зрения.

Человеческий глаз способен различать цвета. Возникновение того или иного цветового ощущения зависит от длины световых волн, действующих на глаз. Длинные волны вызывают ощущение красного цвета, короткие – фиолетового. Волны промежуточной длины вызывают ощущение остальных пяти цветов спектра. Если предмет одновременно отражает все волны спектра, он кажется нам белым; если поглощает – черным.

В настоящее время при объяснении цветового зрения пользуются трехкомпонентной теорией Ломоносова – Юнга – Гельмгольца. В 1756 году М.В. Ломоносов впервые предположил, что в природе существуют всего три вида «светоносного эфира», которые вызывают ощущения трех основных цветов. Согласно современным представлениям, в сетчатке имеются три вида колбочек, каждая из которых воспринимает определенный цвет – красный, синий или зеленый. Происходит это при участии особых химических веществ. В одних колбочках содержатся вещества, распадающиеся при действии длинноволновых лучей, соответствующих красному цвету, в других – под влиянием коротковолновых, соответствующих синему. Эти вещества раздражают нервные окончания зрительного нерва и вызывают в них возбуждение. Волна возбуждения, поступая в мозговой отдел зрительного анализатора, вызывает цветовые ощущения, соответствующие длине действующих волн. Ощущения промежуточного цвета возникает при одновременном, но не одинаковом раздражении колбочек разных планов.

Иногда у человека частично или полностью нарушается восприятие цвета. Это цветовая слепота. При полной цветовой слепоте (ахромазии) человек видит все предметы одинаково окрашенными в серый цвет, других цветов он не воспринимает.

Частичное нарушение цветового зрения получило название дальтонизма(по имени английского ученого Д. Дальтона, у которого впервые было обнаружено это нарушение). Дальтоники обычно не различают красный и зеленый цвета (они им кажутся серыми разных оттенков). Около 4-5% всех мужчин страдают дальтонизмом. У женщин он встречается реже (до 0,5%). Для обнаружения дальтонизма пользуются специальными цветовыми таблицами.

Бинокулярное зрение.

Нормальное зрение осуществляется двумя глазами (бинокулярное зрение). Это позволяет ощущать рельефное изображение предметов, видеть глубину и определять расстояние предмета от глаза.

При зрении двумя глазами на сетчатке каждого глаза получается свое изображение рассматриваемого предмета. Однако человек воспринимает предмет одиночным. Это происходит от того, что изображение предмета возникает на идентичных точках сетчатки. Идентичными точками сетчатки двух глаз называют области центральных ямок и все точки, расположенные от нее на одинаковом расстоянии. Несовпадающие точки в сетчатке называют неидентичными.

Если лучи от рассматриваемого предмета попадут на неидентичные точки сетчаток, то изображение предмета будет раздвоенным.

Зрение двумя глазами отличает восприятие пространства и глубины расположения предметов, дает представление о форме, объеме рассматриваемого предмета. При рассматривании предмета поочерёдно то одним, то другим глазом, мы видим разные стороны его, что дает представление об объемности предмета.

Восприятие движения предмета в случае неподвижного глаза зависит от передвижения, перемещения его изображения на сетчатке. Восприятие движущихся предметов при одновременном движении глаз и головы и определении скорости движения предметов обусловлено не только зрительными, но и центростремительными импульсами от глазных и шейных мышц.

Цветовое зрение. Весь видимый нами спектр электромагнитных излучений заключен между коротковолновым (длина волны от 400 нм) излучением, которое мы называем фиолетовым цветом, и длинноволновым излучением (длина волны до 700 нм), называемым красным цветом. Остальные цвета видимого спектра (синий, зеленый, желтый, оранжевый) имеют промежуточные значения длины волны. Смешение лучей всех цветов дает белый цвет. Он может быть получен и при смешении двух так называемых парных дополнительных цветов: красного и синего, желтого и синего. Если произвести смешение трех основных цветов — красного, зеленого и синего, то могут быть получены любые цвета.

Теории цветоощущения. Наибольшим признанием пользуется трехкомпонентная теория (Г. Гельмгольц), согласно которой цветовое восприятие обеспечивается тремя типами колбочек с различной цветовой чувствительностью. Одни из них чувствительны к красному цвету, другие — к зеленому, а третьи — к синему. Всякий цвет оказывает действие на все три цветоощущающих элемента, но в разной степени. Эта теория прямо подтверждена в опытах, где микроспектрофотометром измеряли поглощение излучений с разной длиной волны у одиночных колбочек сетчатки человека.

Согласно другой теории, предложенной Э. Герингом, в колбочках есть вещества, чувствительные к бело-черному, красно-зеленому и желто-синему излучениям. В опытах, где микроэлектродом отводили импульсы ганглиозных клеток сетчатки животных при освещении монохроматическим светом, обнаружили, что разряды большинства нейронов (доминаторов) возникают при действии любого цвета. В других ганглиозных клетках (модуляторах) импульсы возникают при освещении только одним цветом. Выявлено 7 типов модуляторов, оптимально реагирующих на свет с разной длиной волны (от 400 до 600 нм).

В сетчатке и зрительных центрах найдено много так называемых цветооппонентных нейронов. Действие на глаз излучений в какой-то части спектра их возбуждает, а в других частях спектра — тормозит. Считают, что такие нейроны наиболее эффективно кодируют информацию о цвете.

Последовательные цветовые образы. Если долго смотреть на окрашенный предмет, а затем перевести взор на белую бумагу, то тот же предмет виден окрашенным в дополнительный цвет. Причина этого явления в цветовой адаптации, т. е. снижении чувствительности к этому цвету. Поэтому из белого света как бы вычитается тот, который действовал на глаз до этого, и возникает ощущение дополнительного цвета.

Для того, чтобы разобраться в расстройстве цветового зрения, необходимо знать основной принцип цветного зрения.

У человека в центральной части сетчатки расположены цветочувствительные рецепторы — нервные клетки, которые называются колбочками. Каждый из трёх видов колбочек имеет свой тип цветочувствительного пигмента белкового происхождения. Один тип пигмента чувствителен к красному цвету с максимальной длиной волны 552—557 нм, другой — к зелёному (максимум около 530 нм), третий — к синему (426 нм). Люди с нормальным цветным зрением имеют в колбочках все три пигмента (красный, зелёный и синий) в необходимом количестве. Их называют трихроматами (от др.-греч. χρῶμα — цвет).

Термин «цветовая слепота» не совсем четко отражает проблемы расстройства цветового зрения, ведь люди, обладающие этой аномалией, видят все не в черно-белом цвете, а просто не различают некоторые цвета или их оттенки. Поэтому наиболее приемлемым назвать это «нарушением цветового зрения». В связи с этим существует несколько видов этого нарушения.

Наиболее часто встречающимся видом нарушения цветового зрения является «дейтераномалия», расстройство восприятия зеленого цвета. При дейтераномалии зелёный цвет смешивается со светло-оранжевым, светло-розовым. Люди с дейтераномальным зрением могут даже не знать о своей аномалии. При еще одной разновидности нарушения цветового зрения, называемой «протаномалией» (слабость восприятия красного цвета) красный цвет смешивается со светло-зелёным, светло-коричневым. Цветовая слепота в сине-фиолетовой области спектра называется «тританомалия»; она встречается крайне редко и практического значения не имеет. При тританомалии все цвета спектра представляются оттенками красного или зелёного.

Читайте также:  Существует точки зрения столыпинская аграрная реформа

Люди, различающие только два цвета из трех основных, обладают двухцветным зрением, что значительно более серьезнее, чем аномалия трихромазии, о которой рассказывалось выше. Двухцветное зрение бывает трех видов:

Дейтеранопия – слепота на зеленый цвет (длинные волны)

Протанопия – слепота на красный цвет (средние волны)

Тританопия – цветовая слепота на синий цвет (короткие волны).

Монохромазия – еще одна разновидность нарушения цветового восприятия.

Монохроматы видят все в черном и белом цветах и оттенках серого. Различают два вида монохромазии: монохромазия палочки (клетка сетчатки глаза) и монохромазия колбочки сетчатки. Первый вид цветовой слепоты также называют ахроматопсией. При этом виде нарушения люди страдают плохим зрением и высокой чувствительностью к свету. У некоторых может развиться нистагм (непроизвольные ритмические двухфазные движения глазных яблок).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 9633 — | 6849 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Цветовое зрение

Цвет имеет три основных показателя: тон (оттенок), интенсивность и насыщение.

Видимый нами спектр электромагнитных излучений заключен между коротковолновым (длина волны от 400 нм) излучением, которое мы называем фиолетовым цветом и длинноволновым излучением (длина волны до 700 нм) называемым красным цветом. Остальные цвета видимого спектра (синий, зеленый , желтый, оранжевый) имеют промежуточные значения длины волны. Смешение лучей всех цветов дает белый цвет. Если произвести смешение трех основных цветов — красного, зеленого и синего, то могут быть получены любые цвета.

Теории цветоощущения

Цветовосприятие – функция колбочек. Наибольшим признанием пользуется трехкомпонентная теория механизма восприятия цветов (теория Ломоносова – Юнга(Янг) — Гельмгольца). Согласно этой теории в сетчатке глаза размещены три различных типа колбочек из которых каждый обладает совершенно определенной спектральной чувствительностью. Одни чувствительны к красному цвету, другие- к зеленому, а третьи к синему(фиолетовому). Всякий цвет оказывает действие на все три цветоощущающих элемента, но в разной степени.

Эти возбуждения суммируются зрительными нейронами и, дойдя до коры дают ощущение того или иного цвета.

Согласно другой теории — теории опонентных цветов , предложенной Э.Герингом в ХIХ веке ( Во многих сенсорных системах используют оппонентные пары: тепло/холод; черное/белое и т.д.)

Для доказательства использовался метод микроспектрофотометрических изменений одиночных колбочек. Геринг предположил, что имеются четыре основных цвета красный, желтый,зеленый и синий — и что они попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмовзелено-красного механизма и желто-синего механизма. Предполагается такой же механизм для ахроматических дополнительных цветов белого и черного. Из-за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары «оппонентными цветами»

Из его теории следует, что не может быть таких цветов,как «зеленовато-красный» и » синевато-желтый». Таким образом теория оппонентных цветов постулирует наличие антагонистических цветоспецифических нейронных механизмов.

Если нерон возбуждается под действием зеленогосветового стимула, то красный стимул должен вызывать его торможение.

В настоящее время признаются обе теории- так как при использовании микроэлектродных отведений было доказано, что импульсы в ганглиозных клетках могут возникать в следующих случаях (при действии любого света (доминаторы) и при освещении только одни светом (модуляторы)

Установлено 7 типов модуляторов оптимально реагирующих на свет с разной длиной волны(от 400до 600 нм).

Дальтонизм

Цветовая слепота — дальтонизация. Частично было описано в конце ХVIII века физиком Д.Дальтоном. Он сам страдал цветовой слепотой (поэтому анамалию цветовосприятия назвали дальтонизмом) Дальтонизм встречается у 5-8% мужчин и намного реже у женщин (0,4%): возникновение его связывают с отсутствием определенных генов в определяющей пол, непарной у мужчин Х-хромосоме. Для диагностики дальтонизма используют специальные полихромные таблицы (Рабкина или Ишихара).

Люди, страдающие этим заболеванием не могут быть полноценными водителями транспорта. сохраняется два фоторецептора дихроматичного зрения.

Существует три разновидности дальтонизма: каждая из них характеризуется отсутствием восприятия одного из трех основных цветов.

1. Протонопия— не воспринимается красный цвет, красноспелые, сине-голубые лучи кажутся им бесцветными.

2. Дейтеранопиязеленый, не отличают зеленые цвета от темно-красного и голубого.

3. Тританопия — не воспринимает лучи синего и фиолетового цвета. Встречается редко.

Встречается и полная цветовая слепота — ахромазия — видят оттенки серого, поражается колбочковый аппарат.

Теории цветового зрения Трехкомпонентная теория цветового зрения

Из уравнения (3) и диаграммы цветности следует, что цветовое зрение основано на трех независимых физиологических процессах. В трехкомпонентной теории цветового зрения (Юнг, Максвелл, Гельмгольц) постулируется наличие трех различных типов колбочек, которые работают как независимые приемники, если освещенность имеет фотопический уровень. Комбинации получаемых от рецепторов сигналов обрабатываются в нейронных системах восприятия яркости и цвета. Правильность данной теории подтверждается законами смешения цветов, а также многими психофизиологическими факторами. Например, на нижней границе фотопической чувствительности в спектре могут различаться только три составляющие — красный, зеленый и синий.

Первые объективные данные, подтверждающие гипотезу о наличии трех типов рецепторов цветового зрения, были получены с помощью микроспектрофотометрических измерений одиночных колбочек, а также посредством регистрации цветоспецифичных рецепторных потенциалов колбочек в сетчатках животных, обладающих цветовым зрением.

Теория оппонентных цветов

Если яркое зеленое кольцо окружает серый круг, то последний в результате одновременного цветового контраста приобретает красный цвет. Явления одновременного цветового контраста и последовательного цветового контраста послужили основой для теории оппонентных цветов, предложенной в XIX в. Герингом. Геринг предполагал, что имеются четыре основных цвета — красный, желтый, зеленый и синий — и что они попарно связаны с помощью двух антагонистических механизмов — зелено-красного механизма и желто-синего механизма. Постулировался также третий оппонентный механизм для ахроматически дополнительных цветов — белого и черного. Из-за полярного характера восприятия этих цветов Геринг назвал эти цветовые пары “оппонентными цветами”. Из его теории следует, что не может быть таких цветов, как “зеленовато-красный” и “синевато — желтый”.

Таким образом, теория оппонентных цветов постулирует наличие антагонистических цветоспецифических нейронных механизмов. Например, если такой нейрон возбуждается под действием зеленого светового стимула, то красный стимул должен вызывать его торможение. Предложенные Герингом оппонентные механизмы получили частичную поддержку после того, как научились регистрировать активность нервных клеток, непосредственно связанных с рецепторами. Так, у некоторых позвоночных, обладающих цветовым зрением, были обнаружены “красно-зеленые” и “желто-синие” горизонтальные клетки. У клеток “красно-зеленого” канала мембранный потенциал покоя изменяется и клетка гиперполяризуется, если на ее рецептивное поле падает свет спектра 400-600 нм, и деполяризуется при подаче стимула с длиной волны больше 600 нм. Клетки “желто-синего” канала гиперполяризуются при действии света с длиной волны меньше 530 нм и деполяризуются в интервале 530-620 нм.

На основании таких нейрофизиологических данных можно составить несложные нейронные сети, которые позволяют объяснить, как осуществить взаимную связь между тремя независимыми системами колбочек, чтобы вызвать цветоспецифическую реакцию нейронов на более высоких уровнях зрительной системы.

Трёхкомпонентная теория цветного зрения (версия DmitriyRDS)

Трёхкомпонентная теория цветовосприятия первоначально была основана на предположении, согласно которому возможно получить любой оттенок смешиванием трёх «основных» цветов, как это делает художник.

Содержание

История развития трёхкомпонентной теории цветовосприятия [ править ]

История создания и совершенствования теорий цветного зрения в общем изложена в статье Теории цветового зрения. То, что мы ощущаем как цвет, «представляет собой комбинированное воздействие:

1) спектрального распределения светового потока из дающего энергию источника света; 2) физических и/или химических свойств всех материалов, пропускающих или отражающих световой поток (по меньшей мере часть светового потока, переориентированную в сторону глаза); 3) физиологической реакции глаза на световой поток, включающей в себя нервные импульсы, передаваемые в ту часть коры головного мозга, которая отвечает за зрение; 4) переработки нашим мозгом этих сигналов в сочетании с сигналами из соседних областей поля зрения, нашими воспоминаниями о сходных ситуациях, имевших место в прошлом опыте» [1] .

Это достаточно общее высказывание в целом верно, но для того, чтобы «теория цвета» стала продуктивной, требуется развить и углубить, связать с фактами модель каждого из уровней цветовосприятия.

В конце ХХ века были проведены эксперименты по выяснению природы цветного зрения, в частности — для установления происхождения различных видов дальтонизма [2] , и предполагаемых методов его терапии.

Требования к теории восприятия света и цвета [ править ]

Факты и их объяснение [ править ]

Имеющиеся экспериментальные научные данные (колориметрия, цветоведение, оптика, физиология и анатомия человека, биохимия восприятия света, генетика, психология восприятия цвета) должны быть непротиворечиво объединены с помощью понятных физических и математических моделей. Среди фактов, которые должны быть объяснены, к числу важнейших относится метамерия, дополнительные цвета, цветовая адаптация и константность цвета, все формы дальтонизма.

Общие требования [ править ]

Теория цветного зрения может считаться действительной только при выполнении следующих условий:

  • Теория должна строиться только на объективных, достоверно установленных экспериментальных данных;
  • Теория должна основываться на конкретных физических законах, без каких-либо приближений;
  • Модель должна быть объективной и описываться математическими зависимостями в реальном трёхмерном пространстве;
  • Физическая модель должна моделировать и объяснять все известные явления и «парадоксы» цветового зрения.

При этом, теория не должна изначально принимать за основу какую либо известную (общепризнанную) теорию или рассматривать проблему только с точки зрения одной (наиболее известной) теории.

Предположения заложенные в основу трёхкомпонентной гипотезы [ править ]

Трёхкомпонентная гипотеза цветовосприятия исторически основана на многочисленных наивных теориях, предсказательная сила которых была невелика. Гениальные предположения учёных прошлого были в основном умозрительны, так как естественные науки прошлого не обладали необходимым инструментарием; не был сформирован понятийный аппарат, невозможно было провести многие важные эксперименты. Бурное развитие естественных наук можно отнести к началу ХIХ столетия, когда специалисты в области биологии, химии и физики сделали огромный прорыв в естественных науках.

Исходя из исследований спектров поглощения рецепторов сетчатки были выявлены несколько максимумов поглощения в видимой области. На основании этого было выдвинуто предположение о возможном существовании в сетчатке трёх типов колбочек чувствительных к коротковолновой (Short) области спектра — S колбочки, средневолновой (Medium) области спектра — M колбочки и длинноволновой (Long) области спектра — L колбочки. Это области соответственно синего, зелёного и красного диапазонов, см. рис. 2. Трёхкомпонентной гипотезой цветовосприятия постулировалось, что каждая колбочка может реагировать только на излучения в своей спектральной зоне и выдавать сигналы в мозг на основании которых, в мозгу формируется ощущение цвета.

Читайте также:  Любовь с точки зрения науки психология
Интерпретация спектров чувствительности пигментов сетчатки глаза с точки зрения трёхкомпонентной гипотезы
Обозначение пигмента и цвет соответствующий максимуму его спектральной чувствительности Название фоточувствительного пигмента Диапазон чувствительности Максимум чувствительности
S (фиолетово-синий) пигмент цианолаб (на сегодняшний день так и не обнаруженный) 400–500 нм 420–440 нм
M (жёлто-зелёный) пигмент хлоролаб 450–650 нм 534–545 нм
L (красно-жёлтый) пигмент эритролаб 500–700 нм 564–580 нм

Попытки подтвердить существование 3-х типов колбочек [ править ]

В ХХI веке проводились различные эксперименты с попытками определения соотношения количества колбочек разного типа в разных зонах поверхности сетчатки человека и приматов, а также по определению информационных потоков от колбочек разного типа к более глубоким слоям нейронной сети сетчатки [3] [4] [5] [6] [7] . Однако все эти работы опираются исключительно на статистическую обработку результатов исследований. До сих пор так никому и не удалось выявить отдельные: красно, сине или зелёно-чувствительные колбочки.

Критика трёхкомпонентной гипотезы [ править ]

Существующая на сегодняшний день трёхкомпонентная гипотеза цветовосприятия часто преподносимая как «основная» или «общепринятая», крайне не совершенна. Она не может полно и правильно описать процесс цветовосприятия, цветовую адаптацию (баланс белого), нарушения в цветовосприятии при цветоаномалиях, множество эффектов, явлений и свойств нашего зрения. Все эти «пробелы» сторонники трёхкомпонентной гипотезы относят в большей степени к работе головного мозга. Кроме того, так и не найдено гистологического подтверждения наличия в сетчатке глаза трёх типов колбочек, также до сих пор не найден и колбочковый «сине-чувствительный» пигмент, которому заранее было присвоено название — цианолаб.

Считается, что палитра цветов, которую может различать глаз, работающий в соответствии с трёхкомпонентной гипотезой зрения, с учётом наличия трёх фоторецепторов сетчатки глаза и работой мозга, имеет вид показанный на рис.3.

Однако, при известных и хорошо изученных максимумах спектральной чувствительности пигментов глаза (рис. 2.), палитра цветов, которую смог бы различать глаз работающий в соответствии с трёхкомпонентной гипотезой зрения будет слишком мала, что совершенно не соответствует действительности. Нанесём на цветовой треугольник точки максимумов чувствительности пигментов глаза (по предположениям трёхкомпонентной гипотезы, максимумы чувствительности предполагаемых колбочек). На рис. 4 видим область полученной цветовой палитры (внутри треугольника с углами в точках 430 нм, 540 нм и 570 нм), которую можно анализировать или синтезировать при известных максимумах чувствительности пигментов (рис. 2.) в соответствии с подходом трёхкомпонентной гипотезы зрения (по аналогии получения цветов смешиванием трёх имеющихся красок или анализом цвета тремя имеющимися датчиками). Как видим, полученная палитра «воспроизводимых» цветов существенно уже реально различимой нашим глазом. Этот рисунок более чем наглядно показывает, что механизм цветовосприятия глаза имеет совершенно другой принцип отличный от предложенного трёхкомпонентной моделью.

Факты доказывающие несостоятельность трёхкомпонентной гипотезы [ править ]

В проблемах цветовосприятия огромное количество мнений и очень ограниченное число достоверно известных фактов.

1. Известно, что в сетчатке глаза есть палочки и колбочки. Есть предположения и допущения выдвигаемые различными исследователями о существовании трёх типов колбочек. При этом, сами утверждения о существовании трёх типов колбочек, пока голословны и бездоказательны. До сих пор не найдено различий в колбочках сетчатки глаза. 2. В колбочках сетчатки глаза найдены только два пигмента хлоролаб и эритролаб. Третьего гипотетического пигмента, которому заранее даже придумали название — «цианолаб», так до сих пор и не обнаружили. А. Кёниг в 1894 году провёл серию экспериментов в результате которых установил, что для мелких предметов, фокусируемых на центральной ямке сетчатки глаза зрение человека обладает слабой чувствительностью к синей части спектра. Позднее этот факт был подтверждён рядом других исследователей [8] [9] [10] Окончательную точку в этом вопросе поставила работа «Фоточувствительные пигменты колбочки у приматов» W. B. Marks, W. H. Dobelle, E. F. Mak опубликованная в 1964 г. [11] в которой авторы показали, что в каждой фовеальной колбочке содержится смесь всего двух фотопигментов хлоролаба и эритролаба. 3. Графики чувствительности глазных пигментов получены исключительно на основании изучения спектров поглощения глазных сред. Утверждения, что каждый из пигментов принадлежит определённой колбочке — не более, чем предположение не подтверждённое ни практически ни гистологически. 4. Известно, что в фовеальной области сетчатки глаза практически не обнаружено синечувствительного пигмента. Также доказано, что в фовеальной области сетчатки (жёлтом пятне) содержаться в основном только колбочки, причём в этой области диаметр колбочек самый маленький, что обеспечивает максимальное разрешение зрения при анализе объекта сфокусированного на эту область. Когда мы хотим внимательно рассмотреть что-либо, мы фокусируем проекцию рассматриваемого объекта именно на эту область, при этом, мы отлично различаем все цвета этого объекта включая синий! Трёхкомпонентная гипотеза не может объяснить это свойство зрения, так как оно в корне ПРОТИВОРЕЧИТ этой гипотезе. В то же время это отлично подтверждает нелинейную двухкомпонентную теорию цветовосприятия доказывающую, что все колбочки в сетчатке одинаковы, что в каждой колбочке должна содержаться смесь только двух пигментов: хлоролаба и эритролаба, что каждая колбочка чувствительна ко всей видимой области спектра и, что каждая колбочка способна однозначно предоставить информацию о спектральном составе светового раздражителя. 5. Спектры чувствительности глазных пигментов СОВЕРШЕННО НЕ СООТВЕТСТВУЮТ цветам принятым за «основные», поэтому, исходя из предположений трёхкомпонентной гипотезы, даже с учётом явления метамерии синим, жёлто-зелёным и жёлто-красным (оранжевым) цветами возможно получить только крайне узкую палитру цветов, что не соответствует реальной палитре цветов воспринимаемых человеком. 6. Параметры электромагнитного излучения описываются его длиной волны. Для определения параметров одномерной системы координат, достаточно всего одного датчика, который определяет частоту колебаний или её изменение относительно одной фиксированной точки. В случае датчика определяющего изменение относительно фиксированной точки, нам необходимо ещё определить в большую или меньшую сторону произошло изменение. С этой задачей отлично справляется датчик, сравнивающий сигнал по отношению к двум точкам (максимумам) «настроенным» на близко расположенные частоты. Таким датчиком например является колбочка глаза в которой находятся фоточувствительные пигменты хлоролаб и эритролаб с близко расположенными максимумами чувствительности. Это показал в своей работе С. Ременко. Такой датчик отлично работает в широчайшем диапазоне яркости благодаря тому, что реагирует не на мощность сигнала, а на его изменение. Кстати шкала температуры тоже одномерна. Зачем для измерения температуры использовать три градусника, когда достаточно одного?! А если даже и допустить наличие трёх градусников, измеряющих температуру в разных температурных областях, то как при помощи только операций сложения и вычитания (как утверждают биологи), получить искомую температуру зная показания трёх разных градусников? НИКАК! При помощи только этих операций вы не сможете определить даже среднюю температуру. Предположение о трёх датчиках основано исключительно на явлении замеченном много веков назад и демонстрирующем, что смешиванием нескольких красок можно получить некоторую, ограниченную палитру цветов. Это предположение о «аналогичном устройстве глаза», кочует уже несколько сотен лет так и не получая никакого практического подтверждения. 7. У хрусталика глаза очень велика хроматическая аберрация. При наличии в глазу трёх (или более) типов колбочек «настроенных» на различные участки спектра, эти колбочки были бы обязательно расположены в трёх (или более) уровнях сетчатки, а этого в сетчатке глаза нет. Все колбочки лежат в одной плоскости, а вот палочки чувствительные к синей области спектра длиннее и их концы действительно лежат в другой плоскости. 8. В сетчатке глаза у взрослого человека насчитывается около

6 млн. [12] колбочек и приблизительно около

90 миллионов палочек [13] . Размеры их очень невелики, так у колбочки длина около 50 мкм, диаметр — от 2 до 4 мкм., у палочки длина около 60 мкм, диаметр около 2 мкм. При этом в зрительном нерве содержится всего порядка 1 млн. волокон. Исходя из этого уже ясно, что первичная обработка информации колбочек и палочек происходит именно в сетчатке, а не в мозгу. 9. Вообще совершенно нерационально размещать рядом три приёмника излучения,чувствительных к различным участкам спектра хотя бы потому, что достаточно всего одного широкополосного приёмника — колбочки (детектора отношений). Кроме того, если даже предположить возможность наличия трёх приёмников, то например «красный» фотон будет зарегистрирован только при условии, что попадёт именно в «свою» колбочку, в противном случае он будет просто проигнорирован системой, что делает «трёхкомпонентную модель» сразу в ТРИ раза мене чувствительной, что очень неэффективно, не говоря уже о четырёх, шести и более компонентных гипотезах зрения. 10. При размещении рядом трёх датчиков чувствительных к различным областям спектра (как предполагает трёхкомпонентная гипотеза) неминуемы «паразитные наводки», т. е. при срабатывании одного из трёх датчиков, сигнал от него обязательно будет влиять на соседние датчики (чувствительные к другим областям спектра), что однозначно снизит их избирательность и чувствительность. 11. Давно известна кривая видности колбочкового аппарата. Исходя из трёхкомпонентной гипотезы эта кривая видности состоит из суммы чувствительностей трёх видов колбочек. Из этого спектра чувствительности видно, что колбочки не чувствительны к фиолетовой области, однако мы отлично видим фиолетовый цвет! Как же мы его видим, если узкий участок фиолетовой части спектра не раздражает ни «красночувствительной», ни «зелёночувствительной», ни «синечувствительной» колбочек? Трёхкомпонентная гипотеза не может ответить на этот вопрос. 12. Утверждение сторонников трёхкомпонентной гипотезы о том, что в цветном зрении участвуют только колбочки, а палочки не участвуют ошибочно. Давно доказано, что в палочках сетчатки содержится фоточувствительный пигмент родопсин. Чувствительность родопсина к свету настолько высока, что благодаря ему глаз может видеть при очень низких уровнях освещения (в сумерках и ночью). При этом, чувствительность фоточувствительных пигментов хлоролаба и эритролаба входящих в состав йодопсина — фоточувствительного пигмента присутствующего во всех колбочках намного ниже, чем чувствительность родопсина в палочках. Именно по этой причине, колбочки начинают работать только при более ярком освещении. Почему при более ярком свете родопсин в палочках должен «перестать чувствовать» свет? В глазах ночных птиц, например у совы, в сетчатке глаза содержатся только палочки, при этом сова прекрасно видит и днём. Кроме того факт работы палочек при дневном зрении подтверждает и давно описанный Эффект Пуркинье заключающийся в изменении цветопередачи глаза при переходе от дневного зрения к сумеречному и наоборот. 13. Исходя из предположения трёхкомпонентной гипотезы следует, что в сетчатке глаза должны существовать три типа колбочек чувствительных к различным областям спектра. В таком случае, при освещении того или иного предмета не широкополосным (белым) светом, а монохроматическим излучением, например красным, разрешение (острота) нашего зрения казалось бы должна снизится, так как в зрении будет участвовать только один из трёх типов колбочек. Однако этого не происходит, следовательно даже при освещении монохроматическим светом в зрении продолжают участвовать все колбочки, а не только «красночувствительные». 14. А. Кёниг (Konig A.) в 1894 году провёл серию экспериментов в результате которых установил, что для мелких предметов, фокусируемых на центральной ямке сетчатки, зрение человека «дихроматично», так как эта часть сетчатки глаза обладает слабой чувствительностью к синей части спектра. Кёнигу удалось синтезировать для таких предметов все цвета спектра с помощью только двух основных спектральных цветов с длинами волн 475 и 650 нм. Позднее этот факт был подтверждён рядом других исследователей [14] [15] [16] , и было установлено, что «дихроматизм» при нормальном зрении наблюдается уже при угловом размере предметов равном 10′ — 20′. При наблюдении мелких предметов с такими размерами нормальное зрение обладает свойствами тританопии, т. е. не отличает синего от зелёного, красного от пурпурного цветов. Цвета мелких предметов наблюдатель воспринимает как смесь оранжевого и голубого. При наблюдении более мелких предметов наблюдатель перестаёт воспринимать цвет и видит их как чёрно-белые, что было подтверждено опытами А. Бедфорда в 1950 году. [17] Эти доказанные факты противоречат механизму предлагаемому трёхкомпонентной гипотезой цветовосприятия, которая в принципе не может их объяснить. 15. Давно установлено, что использование жёлтого светофильтра (отсекающего фиолетово-синюю область спектра) в оптических приборах (биноклях, дальномерах, зрительных трубах) субъективно улучшает контраст изображения, это особенно заметно при неблагоприятных условиях (туман, дымка, осадки). Трёхкомпанентные гипотезы не могут объяснить почему улучшение разрешения и контраста достигается исключением из процесса зрения «синей» (одной из трёх предполагаемых гипотезой) колбочки (это может только ухудшить изображение). Ответ даёт Нелинейная двухкомпонентная теория цветовосприятия. Так как в фовеальной области сетчатки глаза (жёлтом пятне) находятся только колбочки, а все колбочки одинаковы и практически не чувствительны к фиолетовой области спектра, то фиолетово-синяя область спектра создаёт восновном малоинформативную засветку (шум). Дополнительно, ослабление фиолетово-синей области спектра, вызывает увеличение чувствительности палочек (как при сумеречном освещении), а палочки концентрирующиеся к области периферии сетчатки, боле чувствительны к движению, что позволяет лучше регистрировать малейшие изменения при статичном наблюдении за всем полем зрения. И наконец, пик чувствительности колбочки соответствует жёлтой области спектра при котором колбочка сбалансирована и глаз испытывает наименьшую нагрузку делая длительное наблюдение более комфортным. 16. С тех пор, как у транспортных средств появились фары и автотранспорт начал ездить ночью, водители стали испытывать эффект временного ослепления от фар встречного транспорта. Опытным путём было замечено, что подсвечивая глаза водителя (его рабочее место) слабым источником света синей области спектра, эффект ослепления фарами встречного транспорта существенно ослабляет. До появления современных фар с жёстко стандартизированной формой светового луча, синими лампами подсветки пользовалось не одно поколение профессиональных водителей. Объяснение этому свойству нашего глаза даёт только нелинейная двухкомпонентная теория цветовосприятия С. Ременко. Ночью при крайне слабой освещённости в глазу работают в основном самые чувствительные к свету рецепторы — палочки. При плавном увеличении яркости содержащийся в палочках светочувствительный пигмент родопсин «выцветает». При этом, с ростом яркости, снижается чувствительность палочек. При резком увеличении яркости на процесс адаптации к новым условиям (снижение чувствительности), палочкам требуется определённое время в течении которого они «слепнут» от чрезмерно мощного сигнала. Аналогичное происходит, когда мы выходим из тёмного помещения на яркий свет. Родопсин в палочках чувствителен к синей части спектра. При подсветке глаза ночью синим цветом, чувствительность палочек существенно снижается (как при ярком свете, не требуя такового в кабине), при этом колбочки глаза (практически не чувствительные к синей области спектра) продолжают работать на максимуме своей чувствительности. Резкое увеличение яркости света не «слепит» колбочки, так как они менее чувствительны к свету и рассчитаны на работу при больших уровнях освещения (ярким солнечным днём). Трёхкомпонентная теория зрения не может дать ответ почему подсветка именно синим цветом (а не красным, жёлтым, зелёным и пр.) защищает глаза водителя от фар встречного транспорта. 17. Рассмотрим ещё одно явление, которое не входит в число подробно описанных в литературе «обманов зрения». Натянутый между двумя столбами телефонный провод прекрасно виден нормально зрячим глазом до расстояния порядка 500 метров. Зная фокусное расстояние глаза (около 2,5 см) и считая глаз идеальной оптической системой, можно рассчитать ширину получаемого на сетчатке изображения провода, пользуясь правилом подобия треугольников. Приняв толщину провода равной — 4 мм, получим выражение: 25 х 4/500000мм = 100000/500000мкм = 0,2 мкм Каким же образом глаз видит этот провод, если диаметр самого тонкого рецептора составляет около 3 мкм, т. е. в 15 раз толще? Эту работу рецептор может выполнить только при условии, что он использует метод дифференциального анализа, гиперболирование. Эту функцию отлично выполняют колбочки чувствительные ко всей области видимого участка спектра. Трёхкомпонентные гипотезы и здесь бессильны. 18. Трёхкомпонентные гипотезы совершенно не могут объяснить дефекты цветовосприятия глаза. На сегодняшний день тщательно описаны три типа цветоаномалии: 1. Первую называют дальтонизмом 1-го рода — протанопия. 2. Второй тип цветоаномалии принято называть дальтонизмом 2-го рода — дейтеранопия. 3. Третий тип цветоаномалии принято называть — тританопия. При нём одновременно с невозможностью различать оттенки жёлтого цвета от оттенков синего цвета у человека отсутствует сумеречное зрение (не работают палочки). Существуют ещё три типа цветоаномалии сочетающие в себе комбинации цветоаномалий 1 и 2, 1 и 3, 2 и 3. Но они встречаются крайне редко и поэтому практически не описаны. Нелинейная двухкомпонентная теория цветового зрения просто и ясно описывает механизм перечисленных выше цветоаномалий, связывая их с дефектами соответствующих светочувствительных пигментов хлоролаба и эритролаба в колбочках и родопсина в палочках. При этом и математика подтверждает возможное число комбинаций цветоаномалии: раз всего три пигмента, значит количество вариантов ровняется 3! (факториал), что равняется 1 х 2 х 3 = 6. Однако, понимая, что цветоаномалия связана с отсутствием или дефектом того или иного светочувствительного пигмента, согласно трёхкомпонентной модели должны наблюдаться множество видов цветоаномалии таких как: 1. Отсутствие красно-чувствительного пигмента (не работает L — колбочка); 2. Отсутствие зелёно-чувствительного пигмента (не работает M — колбочка); 3. Отсутствие сине-чувствительного пигмента (не работает S — колбочка); 4. Отсутствие пары красно-чувствительного и зелёно-чувствительного пигмента (не работают L и M — колбочки); 5. Отсутствие пары красно-чувствительного и сине-чувствительного (не работают L и S — колбочки); 6. Отсутствие пары зелёно-чувствительного и сине-чувствительного (не работают M и S — колбочки); 7. Отсутствие тройки красно-чувствительного, зелёно-чувствительного и сине-чувствительного (не работают L, M и S — колбочки). Только чёрно-белое зрение; 8. Отсутствие сумеречного зрения (не работают палочки). Кроме того должны ещё существовать и «вариации» неработающих палочек с «комбинациями» дефектных колбочек. Раз трёхкомпонентная гипотеза оперирует тремя фоточувствительными пигментами в колбочках и одним в палочках, то количество возможных вариантов дефектов должно строго быть 4! (факториал), строго по числу фоточувствительных пигментов. т. е. 1 х 2 х 3 х 4 = 24. 24 варианта! Но этого разнообразия дефектов в природе просто не существует. Только одно это уже чётко доказывает, что трёхкомпонентные теории (а тем более многокомпонентные теории) не в состоянии описать то, что происходит в действительности. Примечательно, что по непонятной (для трёхкомпонентной гипотезы зрения) причине, отсутствие возможности различать оттенки жёлтого цвета от оттенков синего цвета ВСЕГДА «совпадает» с отсутствием сумеречного зрения (дефект чувствительности палочек). Так-же непонятным остаётся вопрос почему при цветоаномалии первого, второго и третьего типов одновременно должны поражаться все три типа колбочек, но в строго определённых процентных пропорциях. 19. Трёхкомпонентная гипотеза цветовосприятия неспособна дать чёткие и конкретные физические или математические определения параметров цвета, поэтому оперирует исключительно субъективными параметрами цвета такими как: Полнота, Чистота, Глубина, Насыщенность, Светлота, Цветовой тон, Изолированный цвет, Не изолированный цвет. Нелинейная двухкомпонентная теория цветового зрения в отличии от трёхкомпонентной гипотезы, не использует субъективных параметров цвета. Все параметры цвета в нелинейной модели цветовосприятия — объективны и имеют строгое определение и чёткий физический смысл [18] [19] .

Читайте также:  Очки для зрения шанель интернет магазин

Эти факты очередной раз показывают полную несостоятельность трёхкомпонентной гипотезы, которую по непонятным причинам до сих пор некоторые считают «основной»…

Так сколько же типов колбочек существует в глазу человека? [ править ]

Ответить на этот вопрос пытаются уже не один десяток лет. Единственные результаты, так ни кем и не оспоренные на сегодняшний день, были получены группой учёных W. B. Marks, W. H. Dobelle, E. F. Mak Nichol. Их исследование подробно описано в работе «Visual Pigments of Single Primate Cones» W. B. Marks, W. H. Dobelle, E. F. Mak Nichol Department of Biophysics, Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland 21218. Science, Vol. 143, p. 1182, 1964. Суть эксперимента была в следующем: Если какая либо колбочка чувствительна только к определённому участку спектра, то при освещении только её узкополосным излучением (вырезанным из широкого непрерывного спектра), по спектру отражения можно определить именно ту область, которую поглощает колбочка (область чувствительности колбочки). Для этого использовался широкополосный спектр оптического излучения из которого монохроматором вырезался очень узкий участок спектра. Далее этот монохромный спектр фокусировался в точку размером меньше, чем геометрический размер самой колбочки. Этой точкой сканировали сетчатку живого глаза. Учёные ожидали найти колбочки чувствительные к красной, синей и зелёной частям спектра. Что же они обнаружили? Они не нашли синих колбочек с гипотетическим пигментом «цианолаб», а пигменты хлоролаб и эритролаб содержались во ВСЕХ без исключения колбочках! Для них это было полной неожиданостью. Их вывод содержится в работе. Дословно цитата: «Furthermore, the data suggest the possibility that the „red“ receptor may contain red and green pigments coexisting in a single cone.» [20] (Кроме того, полученные данные свидетельствуют о возможности того, что «красночувствительный» рецептор может содержать красночувсвительные и зелёночувствительные пигменты, сосуществующие в одной колбочке). Что же получаем в итоге?

Все колбочки одинаковы. Все колбочки содержат одновременно пигменты хлоролаб и эритролаб. В колбочках нет пигмента чувствительного к синей части спектра.

Трёхкомпонентная теория, сторонниками которой являлись учёные из этой группы, бессильна с объяснениями. но полученные ими результаты подтверждают нелинейную двухкомпонентную теорию зрения С. Ременко.

Источники:
  • http://studopedia.ru/19_408897_tsvetovoe-zrenie-teorii-tsvetooshchushcheniya-pravila-slozheniya-tsvetov-narushenie-tsvetovogo-zreniya.html
  • http://studfiles.net/preview/5244686/page:6/
  • http://studfiles.net/preview/1493568/page:3/
  • http://traditio.wiki/%D0%A2%D1%80%D1%91%D1%85%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D1%86%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B7%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_(%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%B8%D1%8F_DmitriyRDS)