Dlaczego widzimy świat w trójwymiarze?

dlaczego widzimy świat w trójwymiarze

Wzrok jest zmysłem człowieka dostarczającym najwięcej, bo aż 80 % informacji o otaczającym nas świecie, a widzenie obuoczne jest najdoskonalszą funkcją układu wzrokowego. Nasze oczy pobierają informacje, które są przetwarzane w korze mózgowej. Każde z oczu dostarcza do mózgu obraz obserwowanych przedmiotów nieco różniący się, ponieważ widziany pod innym kątem. Gdy pola widzenia każdego z oczu nakładają się, ich obrazy siatkówkowe mają podobny rozmiar i kształt, oczy są zdolne do utrzymania fiksacji na danym obiekcie, a mózg posiada zdolność składania tych nieznacznie różniących się obrazów w jeden przestrzenny (trójwymiarowy), to mówimy wtedy o prawidłowym widzeniu obuocznym. To dzięki niemu postrzegamy kształt, głębię i przestrzeń.

Mechanizm widzenia obuocznego

Wyróżniamy trzy stopnie widzenia obuocznego. Pierwszym stopniem jest jednoczesna percepcja czyli zdolność do jednoczesnego postrzegania dwóch różnych obrazów tworzonych się na siatkówce każdego oka. Oboje oczu widzi jednocześnie, ale obrazy powstające na siatkówce każdego z oczu nie łączą się ze sobą.

Drugi stopień widzenia obuocznego to fuzja czyli złożenie się dwóch jednakowych obrazów, pochodzących z siatkówki każdego oka w jeden plastyczny obraz. Fuzja jest procesem zależnym od kory mózgowej umożliwiającym widzenie stereoskopowe. Wyróżnia się fuzję:

  • motoryczną (na poziomie korowym) - ruch gałek ocznych mający na celu doprowadzenie do pokrycia się w dwuocznym polu widzenia dostatecznie równych obrazów;
  • sensoryczną - proces, w którym nakładające się obrazy w obuocznym polu widzenia łączy w jedno wrażenie wzrokowe.

Bodźcem do fuzji jest powstający przy obuocznej fiksacji ruch konwergencyjny. Poziom fuzji zależy też m.in. od wieku, stopnia skupienia, zmęczenia, napięcia akomodacji. Promienie świetlne pochodzące od obserwowanych przedmiotów po przejściu przez ośrodki łamiące oczu padają na siatkówkę, tworząc na niej obraz. Istnieje bardzo ścisły związek między siatkówkami obojga oczu. W każdym oku znajdują się punkty siatkówkowe będące jednakowo i w tym samym kierunku oddalone od plamek. Mają one ten sam kierunek wzrokowy co oznacza, że pobudzenie tych punktów daje wrażenie wzrokowe lokalizowane w tym samym miejscu w przestrzeni. Każdy światłoczuły element siatkówki (pręcik lub czopek) ma swoje własne wrażenie kierunku, a pole widzenia oka patrzącego na jeden punkt można porównać do mozaiki, która koresponduje punkt po punkcie z mozaiką siatkówki.

By fuzja była możliwa konieczne jest pobudzanie korespondujących punktów siatkówek. Punkty siatkówkowe mające różne kierunki wzrokowe to punkty niekorespondujące, inaczej dysparatne. Gdy obraz przedmiotu powstaje w tych punktach, jest lokalizowany w dwóch różnych kierunkach, a co za tym idzie widziany podwójnie. Obraz powstający w punktach korespondujących widziany jest pojedynczo.

Dla danego punktu fiksacji wszystkie punkty w przestrzeni przedmiotowej, z których powstają pary siatkówkowych punktów korespondujących, tworzą powierzchnię, zwaną horopterem. Horopter (grec. horos – granica, opter – obserwator) jest to geometryczne miejsce wszystkich punktów przestrzeni będących widziane pojedynczo (horopter totalny). Horopter zależy od: ustawienia oczu (dla każdej ich pozycji jest inny) i odległości przedmiotu, na który fiksujemy. Gdy punkty korespondujące siatkówek są symetrycznie rozmieszczone w obu oczach to horopter przyjmuje kształt okręgu nazywanego kołem Vietha-Mullera.

koło horopteru Vietha- Mullera
 

Koło Horopteru Vietha- Mullera

 

Koło horoptera wyznaczone jest przez punkty obuocznej fiksacji - przechodzi przez punkty węzłowe oczu, a wszystkie leżące na kole punkty padają na korespondujące punkty siatkówek i widziane są pojedynczo. Punkt A daje obrazy w obu plamkach; punkt C w korespondujących punktach c i c1. Przedmiot w punkcie B, leżący poza horopterem, daje obrazy w punktach b i b1 leżących nosowo od plamki i daje podwójne widzenie nieskrzyżowane. Przedmiot w punkcie D, znajdujący się bliżej niż horopter daje obrazy w punktach d i d1, leżących skroniowo od plamki, powodując podwójne widzenie skrzyżowane.

Punkty leżące w pobliżu horoptera pomimo, że padają na niekorespondujące punkty siatkówek są widziane pojedynczo. Jest to możliwe, ponieważ system wzrokowy jest w stanie doprowadzić do fuzji dwóch nieznacznie dysparatnych obrazów siatkówkowych. Wąskie pasmo wokół horoptera wewnątrz, którego zachodzi fuzja to przestrzeń fuzyjna Panuma.

przestrzeń Panuma
 

Przestrzeń Panuma

 

Jeżeli umieści się przedmiot przed lub za obszarem pojedynczego widzenia obuocznego pojawia się widzenie podwójne, zwane dwojeniem fizjologicznym.

Trzecim najwyższym stopniem widzenia obuocznego jest stereopsja czyli widzenie przestrzenne. Wszystkie punkty leżące na horopterze oraz w jego pobliżu, które widziane są pojedynczo, widziane są również stereoskopowo czyli w trójwymiarze (poczucie głębi). Dzięki temu widzenie obuoczne staje się najbardziej precyzyjne. Stereoskopowe postrzeganie głębi występuje ponieważ oczy są od siebie oddalone o odległość źrenic a obraz powstający w jednym oku różni się w niewielkim stopniu od obrazu z oka drugiego (dysparacja siatkówkowa).

stereoskopowe postrzeganie głębi
 

Stereoskopowe postrzeganie głębi

 

Każde oko widzi piramidę pod nieco innym kątem, co powoduje pobudzenie niekorespondujących (dysparatnych) punktów siatkówki – w rezultacie piramida widziana jest w postaci bryły.

Warunki sprawnego funkcjonowania widzenia obuocznego

Do prawidłowego rozwoju i utrzymania widzenia obuocznego konieczna jest:

  • prawidłowa budowa oczu i ich ustawienie w oczodole,
  • odpowiednio wyrównana wada wzroku,
  • dobre widzenie w obojgu oczach,
  • prawidłowa czynność mięśni poruszających gałką oczną,
  • prawidłowe działanie funkcji układu nerwowego odpowiedzialnego za przetwarzanie i przekazywanie bodźców wzrokowych do ośrodkowego układu nerwowego,
  • prawidłowe funkcjonowanie kory mózgowej, która odbiera, przetwarza i interpretuje wrażenia wzrokowe.

Wszelkie zaburzenia widzenia obuocznego mogą wystąpić w przypadku gdy widzenie obuoczne jest zachowane, ale wymaga przy tym znacznego wysiłku, oraz gdy występuje brak widzenia obuocznego. Zaburzenia, w których fuzja jest zachowana mogą wynikać z: heteroforii (zez ukryty), różnic fiksacji oraz zaburzeń akomodacji. Wiele z nich może być też spowodowane niedostateczną lub nadmierną konwergencją akomodacyjną.

Przy braku widzenia przestrzennego wskazówkami umożliwiającymi percepcję odległości są:

  • wielkość (większe obiekty interpretowane są jako te położone bliżej),
  • wzajemne nakładanie się planów (przedmiot zasłaniając inny przedmiot interpretowany jest jako położony bliżej),
  • perspektywa geometryczna (linie równoległe pozornie zbiegają się w jednym punkcie, np. droga),
  • perspektywa powietrzna (obiekty widziane wyżej nad horyzontem wydają się być bliżej niż te położone niżej),
  • perspektywa ruchu (podczas ruchu obserwatora lub ruchu obserwowanego obiektu, obiekty bliższe wykazują pozornie większą prędkość niż odległe),
  • gradient tekstury (wraz z odległością zmniejsza się zdolność do rozróżniania elementów struktury obserwowanego przedmiotu),
  • światło i cień,
  • bodziec akomodacyjny (zakłada się, że bodziec akomodacyjny wywołuje subiektywne poczucie bliży).

Wykształcenie widzenia przestrzennego odbywa się na bardzo wczesnym etapie rozwoju narządu wzroku. Jeżeli nie osiągnie się prawidłowego widzenia obuocznego w dzieciństwie, to dorosłym wieku nie będzie to możliwe. Dlatego tak istotne jest regularne monitorowanie procesu widzenia u dzieci już od pierwszych miesięcy życia.

 

Opracowanie:

 

Artykuł powstał w oparciu o publikacje naukowe i stanowi integralną część Poradnika Optometrysty. Masz problemy ze wzrokiem? Skontaktuj się z naszym zespołem optometrystów lub poradź się swojego okulisty. Zagadnienia prezentowane w artykule, szczególnie w przypadku problemów ze wzrokiem, należy skonsultować ze specjalistą.

Realizacja - zespół optometrystów Szkla.com.

źródła informacji:

  • [1] Grosvenor T. Optometria. Wydawnictwo Elesevier Urban & Partner. Wrocław 2011
  • [2] Oleszczyńska-Prost E. Zez. Wydawnictwo Elesevier Urban & Partner. Wrocław 2011.
 
 

Czytaj także:

Zapisz się do newslettera i dowiedz się o nowościach
Wersja mobilna
Czy chcesz kontynuować?