חלק יב’ – מערכת הראייה

ראייה זהו החוש המפותח ביותר בבני אדם, שנותן את האינפורמציה הכי עשירה ומדוייקת על העולם החיצוני. באינפורמציה הזו אנו משתמשים כדי לפעול על העולם.
בשאר חושינו, ריח, טעם וכו’, אנו משתמשים פחות.
מחצית מקליפת המוח מוקדשת לניתוח מידע ויזואלי.

העיניים

העיניים הם האיבר בגופו שמעביר אינפורמציה למוח על העולם הויזואלי.

לעיבוד מידע ויזואלי שני עקרונות:

  • אינפורמציה ויזואלית מעובדת במסלולים מקבילים. כל אחד ייעבד סוג אחר של אינפורמציה.
  • עיבוד מידע היררכי, מהפשוט למורכב. אנו מפרקים את האינפורמציה למרכיביה הפשוטים ביותר ובסופו של דבר עושים להם סינתזה לקבלת התמונה באמצעותה אנו תופסים את העולם.

מיקום העיניים: מיקום העיניים בבני אדם, לעומת חיות, מאפשרת ראיית עומק טובה יותר.
העברת האינפורמציה הויזואלית נעשית באמצעות תאים שיושבים בחלקה האחורי של העין, דרך סיב אופטי לתלמוס, ואחרי כן לקורטקס הויזואלי הראשונה.

שלב א: העין עושה המרה של קרינה אלקטרומגנטית בטווח תדרים ספציפי, 400-700 ננומטר, למידע עצבי.
התדירויות האלו הן מה שאנו מכנים אור, כל מה שמחוץ לטווח זה עינינו אינן מזהות.

מבנה העין:

  • Iris – קשתית: כחול/ירוק/חום .
  • Pupil – אישון: חור שחור, לא רקמה. דרך חור זה נכנסות קרני האור. בדרך הקרניים עוברות דרך העדשות.
  • Lens – עדשות: מרכזות את קרני האור על הרקמה בחלקה האחורי של העין, שנקראת הרשתית.
  • Retina – רשתית: ברשתית יושבים נוירונים שמעבדים אינפורמציה של אור למידע עצבי, ומשם לאינפורמציה חשמלית. זרימת היונים מועברת אל המוח.
    קרני אור המגיעות מבחוץ פוגעות ברשתית, חוצות את שלושת שכבותיה, ומתורגמות לסיגנל עצבי, חשמלי. שכבות הרשתית:
  • השכבה הפנימית ביותר נמצאים פוטורצפטורים. זוהי התחנה הראשונה, בה יש המרה של הסיגנל הפיזיקלי האלקטרומגנטי לסיגנל חשמלי.
  • שכבה אמצעית של תאים ביפולריים. התאים הביפולריים מעבירים את האינפורמציה לשכבה הבאה.
  • שכבה של תאים גנגליוניים.

הסיבה שהפוטורצפטורים נמצאים בשכבה הפנימית ביותר היא הפחתת הסיכוי שקרני האור יוחזרו. מה שלא מוחזר נבלע, כך שהראיה שלנו יותר חדה.

  • Fovea: גומה על הרשתית, בה התאים הביפולריים והגנגליונים זזו הצידה, כך שהאור שנכנס מגיע ישירות לפוטורצפטורים. בFovea חדות הראייה שלנו היא הכי גבוהה. האינפורמציה מהשדה הויזואלי שבו אנו מתמקדים מגיעה ישירות ל-Fovea.

פוטורצפטורים

Photoreceptor: בפוטורצפטור יש תעלות נתרן ואשלגן. תעלותיו פתוחות בזמן חושך, וזורמים דרכן יוני נתרן ואשלגן, ברגע שנכנס אור אל תוך העין התעלות נסגרות.
זרם החושך: הזרמים החשמליים שעוברים ברצפטור מכונים “זרם החושך”.
בזמן חושך, כשהתעלות פתוחות מתח הממברנה -40 mV (דפולריזציה).
בזמן אור, כשהתעלות סגורות מתח הממברנה הוא -70 mV (היפרפולריזציה).
נוירוטרנסמיטר משתחרר רק בחושך; האור גורם לשינוי מולקולרי במולקולת רודופסין ומפעיל שליחים שניוניים שהם אלו שבסופו של דבר ייסגרו את התעלה. (האור עצמו אינו סוגר את התעלה, מדובר בפעולה עקיפה).
בחושך פוטורצפטור משחרר את הנוירוטרנסמיטר גלוטמט, שהוא אינהיביטורי במקרה הזה, ז”א שאינו גורם לדפולריזציה בתא הביפולרי.
פוטורצפטור לא עובר פוטנציאל פעולה, רק פוטנציאל מדורג.

קיימים שני סוגים של פוטורצפטורים, כל אחד מהם רגיש לסוג אחר של מידע:

:Rods

  • 120 מיליון פוטורצפטורים.
  • מיקום: מחוץ ל-Fovea, בפריפריה.
  • רגישות גבוהה לאור (לכן פועלים בראיית לילה). ברגע שמעלים את האור לרמה בינונית הם פועלים במקסימום שלהם, לכן אינם מבחינים בין תאורה בינונית לחזקה.
  • חדות ראייה נמוכה, משום שבכדי להפעיל תא גנגליוני אחד דרושים שמונה רודס- קונברגנציה גבוהה.
  • לא רגישים לצבע.

:Cones

  • 6 מיליון.
  • מיקום: ריכוז גבוה באזור ה-Fovea.
  • רגישות נמוכה לאור. קונס אינם פועלים בתאורה נמוכה, פועלים בבינונית, ופועלים בחוזקה בתאורה גבוהה. (לכן קשה לקרוא בחושך: הקונס חשובים להתמקדות, בחושך הם אינם פועלים ולכן לא ניתן להתמקד על מילים).
  • חדות ראיה גבוהה, משתי סיבות: 1) צפופים 2) קונברגנציה נמוכה- כל פוטורצפטור מקבל אינפורמציה לגנגליון אחד.
  • רגישים לצבע.

צפיפות פוטורצפטורים: צפיפות הפוטורצפטורים משפיעה על חדות הראייה.
תאים שיושבים בשכנות אחד לשני, כל אחד מהם ייעבד אינפורמציה מנקודה שכנה בשדה הויזואלי.

ראיית צבע:

  • ראייה טריכרומטית: ע”י פוטורצפטורים מסוג קונס.
  • ראיית צבע נגדית: ע”י גנגליונים מסוג פרבוסלולרי (בהמשך).

ראייה טריכרומטית: אור  זו קרינה אלקטרומגנטית בטווח תדרים מסויים. הקונס מתחלקים לשלושה סוגים בהתאם לתדרים שהם קולטים:

  1. S-Cone: 400 ומטה.
  2. M-Cone: בסביבות 500.
  3. L-Cone: 600 ומעלה.

אנו מפרשים אורכי גל אלו כצבע. המוח עושה המרה של הסיגנל לחוויה תפיסתית.
דוגמא: כאשר cone שמגיב ל-400 עובד אנו רואים צבע כחול, כאשר cone אחר מגיב לגל שתדירותו 600 אנו רואים אדום וכד’.

מאור לסיגנל עצבי

Receptive Field: שדה קליטה.
לכל תא יש את שדה הקליטה שלו, ז”א האזור בשדה הויזואלי שאליו הוא מגיב. הוא תלוי בנקודה שבה אנו מתמקדים ברגע מסויים. מונח זה מציין את הנקודה בחלל הויזואלי שאליה מגיב התא.

תאים גנגליונים

הקלטה מתאים גנגליונים: הקלטה מתאי גנגליון מגלה שדות קליטה עגולים בעלי תגובה הפוכה במרכז ובטבעת.
תאים גנגליונים מגיבים באופן אידאלי לנקודה שחורה שמוקפת בלבן, או לנקודה לבנה שמוקפת בשחור (שני סוגים). הם מגיבים לקונטרסטים, לא למשטחים הומוגניים.
תאים גנגליוניים רגישים בעיקר לאזורים בהם יש מעבר בין כהה לבהיר. המידע הויזואלי החשוב הוא קו המתאר ולא המילוי של הצורה, ולכן מזוהה היטב המעבר מכהה לבהיר.
ישנם שני סוגים של תאים גנגליונים (עוד סוג של מסלולים מקבילים, כל אחד מעבד סוג אחר של אינפורמציה):

  • מגנוסלולריים.
    • מקבלים אינפורמציה מרודס.
    • גדולים.
    • שדה קליטה גדול ומדוייק פחות- חדות ראיה נמוכה ((Low Spatial resolution.
    • עיבוד אינפורמציה מהיר (תנועה).
    • לא מזהים צבע.
  • פרבוסלולריים.
    • מקבלים אינפורמציה מקונז.
    • קטנים.
    • שדה קליטה קטן ומדוייק יותר- חדות ראייה גבוהה(High spatial resolution) .
    • מעבדים אינפורמציה לאט.
    • מעבדים צבע (בשל מקור האינפורמציה שלהם). מגיבים בצורה פקוחה

ראיית צבע נגדית (סוג שני של ראיית צבע): תאים גנגליוניים מסוג פרבוסלולריים מאפשרים ראיית צבע נגדי, הם מתחלקים לשני סוגים,  כל סוג מגיב בצורה פקוחה לזוג צבעים מנוגדים אחרים.

שני סוגי הגנגליונים הפרבוסלולריים:

  • ירוק/אדום: תאים המגיבים חזק לירוק וחלש לאדום.
  • צהוב/כחול: תאים המגיבים חזק לכחול וחלש לצהוב.

ניסוי בהרצאה Negative after image: בניסוי זה מתבצעת אדפטציה; התא מתרגל לצהוב/ירוק. בצבע לבן קיימים כל הצבעים, אך בגלל שהתגובה לירוק / צהוב התעייפה, הגבנו בצורה חזקה יותר לאדום/כחול בהתאמה.

ראייה של תינוקות: לוקח לתינוק שלושה חודשים בכדי להגיע לחדות ראייה של מבוגר. תינוק נולד עם ראייה מטושטשת ולא צבעונית, בשל פעילות של תאים מגנוסלולריים.