การมองเห็นเป็นหนึ่งในประสาทสัมผัสที่มีค่าที่สุดของมนุษย์ ในขณะที่ระบบการมองเห็นเป็นส่วนที่ค่อนข้างซับซ้อนของสมอง มันสร้างภาพบนเรตินาซึ่งแสงถูกดูดซับโดยเซลล์รับแสง ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา สัญญาณไฟฟ้าจะถูกส่งไปยัง Visual cortex เพื่อการประมวลผลต่อไป
องค์ประกอบหลักของระบบการมองเห็นของดวงตา: กระจกตาและเลนส์ พวกเขารับรู้แสงและฉายลงบนเรตินา เป็นที่น่าสังเกตว่าอุปกรณ์ของดวงตานั้นง่ายกว่ากล้องที่มีเลนส์หลายตัวที่สร้างขึ้นในลักษณะที่คล้ายคลึงกันมาก แม้ว่าจะมีเพียงสององค์ประกอบเท่านั้นที่มีบทบาทต่อเลนส์ในดวงตา แต่ก็ไม่ได้บั่นทอนการรับรู้ของข้อมูล
ไฟ
ธรรมชาติของแสงยังส่งผลต่อลักษณะบางอย่างของระบบการมองเห็นของดวงตาด้วย ตัวอย่างเช่น เรตินามีความอ่อนไหวมากที่สุดในภาคกลางสำหรับการรับรู้สเปกตรัมที่มองเห็นได้ ซึ่งสอดคล้องกับสเปกตรัมการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ แสงสามารถมองเห็นเป็นแนวขวางได้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า. ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ตั้งแต่สีน้ำเงินโดยประมาณ (400 นาโนเมตร) ถึงสีแดง (700 นาโนเมตร) เป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า
เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าธรรมชาติของอนุภาคของแสง (โฟตอน) สามารถส่งผลต่อการมองเห็นได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ การดูดซึมโฟตอนเกิดขึ้นในตัวรับแสงตามกฎของกระบวนการสุ่ม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความเข้มของแสงที่ไปถึงเซลล์รับแสงแต่ละตัวจะกำหนดความน่าจะเป็นที่จะดูดซับโฟตอนเท่านั้น ซึ่งจะจำกัดความสามารถในการมองเห็นที่ความสว่างต่ำและปรับดวงตาให้เข้ากับความมืด
โปร่งใส
ในระบบออพติคอลเทียม มีการใช้วัสดุโปร่งใส เช่น แก้วหรือพลาสติกที่มีตัวตรึงการหักเหของแสง ในทำนองเดียวกัน ตามนุษย์จะต้องสร้างภาพขนาดใหญ่ที่มีความละเอียดสูงโดยใช้เนื้อเยื่อที่มีชีวิต หากภาพที่ฉายบนเรตินาพร่ามัว คลุมเครือ ระบบการมองเห็นจะทำงานไม่ถูกต้อง สาเหตุอาจเป็นโรคตาและเส้นประสาท
กายวิภาคของดวงตา
ตามนุษย์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นโครงสร้างกึ่งทรงกลมที่เติมของเหลว ระบบการมองเห็นของดวงตาประกอบด้วยเนื้อเยื่อสามชั้น:
- ภายนอก (ตาขาว, กระจกตา);
- ภายใน (เรตินา, ปรับเลนส์ร่างกาย, ไอริส);
- ระดับกลาง (คอรอยด์).
ในผู้ใหญ่ ดวงตามีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 24 มม. และประกอบด้วยส่วนประกอบที่เป็นเซลล์และไม่ใช่เซลล์ที่ได้จากเจิร์มไลน์ชั้นนอกและชั้นเยื่อหุ้มชั้นนอกแหล่งที่มา
ด้านนอกของดวงตาถูกปกคลุมด้วยเนื้อเยื่อที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งเรียกว่าลูกตาขาว ยกเว้นด้านหน้าที่กระจกตาโปร่งแสงจะยอมให้แสงเข้าสู่รูม่านตา อีก 2 ชั้นใต้ตาขาว: คอรอยด์ให้สารอาหารและเรตินาที่แสงถูกดูดซับโดยเซลล์รับแสงหลังการสร้างภาพ
ดวงตาเป็นแบบไดนามิกเนื่องจากการทำงานของกล้ามเนื้อภายนอกทั้งหกเพื่อจับภาพและสแกนสภาพแวดล้อมที่มองเห็นได้ แสงที่เข้าตาถูกหักเหโดยกระจกตา: ชั้นโปร่งใสบางๆ ปราศจากหลอดเลือด มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 12 มม. และหนาประมาณ 0.55 มม. ในส่วนกลาง ฟิล์มฉีกขาดที่กระจกตารับประกันคุณภาพของภาพที่ดีที่สุด
ช่องหน้าดวงตาเต็มไปด้วยของเหลว ม่านตา กล้ามเนื้อสองชุดที่มีรูตรงกลางซึ่งมีขนาดขึ้นอยู่กับการหดตัว ทำหน้าที่เหมือนไดอะแฟรมที่มีสีเฉพาะตัว ขึ้นอยู่กับปริมาณและการกระจายของเม็ดสี
รูม่านตาคือรูตรงกลางม่านตาที่ควบคุมปริมาณแสงที่เข้าตา ขนาดมีตั้งแต่น้อยกว่า 2 มม. ในแสงจ้าไปจนถึงมากกว่า 8 มม. ในความมืด หลังจากที่รูม่านตารับรู้แสง เลนส์คริสตัลไลน์จะรวมกับกระจกตาเพื่อสร้างภาพบนเรตินา เลนส์ผลึกสามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ ล้อมรอบด้วยแคปซูลยืดหยุ่นและยึดติดกับเลนส์ปรับเลนส์ด้วยโซน การทำงานของกล้ามเนื้อในเลนส์ปรับเลนส์ทำให้เลนส์เพิ่มหรือลดกำลังของเลนส์ได้
เรตินาและกระจกตา
จอประสาทตามีภาวะซึมเศร้าตรงกลางที่มีตัวรับจำนวนมากที่สุด ส่วนต่อพ่วงของมันให้ความละเอียดน้อยกว่า แต่เชี่ยวชาญในการเคลื่อนไหวของดวงตาและการตรวจจับวัตถุ ขอบเขตการมองเห็นตามธรรมชาตินั้นค่อนข้างใหญ่เมื่อเทียบกับมุมภาพประดิษฐ์และมีขนาด 160×130° มาคูลาตั้งอยู่ใกล้ๆ และทำหน้าที่เป็นตัวกรองแสง โดยคาดว่าจะปกป้องเรตินาจากโรคที่เสื่อมถอยด้วยการคัดกรองแสงสีน้ำเงิน
กระจกตาเป็นส่วนทรงกลมที่มีรัศมีความโค้งด้านหน้า 7.8 มม. รัศมีความโค้งหลัง 6.5 มม. และดัชนีการหักเหของแสงที่ไม่เท่ากันที่ 1.37 เนื่องจากโครงสร้างเป็นชั้น
ขนาดตาและโฟกัส
ดวงตาที่นิ่งโดยเฉลี่ยมีความยาวแกนรวม 24.2 มม. และวัตถุที่อยู่ห่างไกลจะถูกโฟกัสตรงจุดศูนย์กลางของเรตินา แต่การเบี่ยงเบนของขนาดของดวงตาอาจทำให้สถานการณ์เปลี่ยนไป:
- สายตาสั้น เมื่อภาพถูกโฟกัสที่หน้าเรตินา
- สายตายาวหลังเธอ
การทำงานของระบบออพติคอลของดวงตายังถูกละเมิดในกรณีที่สายตาเอียง - ความโค้งของเลนส์ไม่ถูกต้อง
คุณภาพของภาพบนเรตินา
ถึงแม้ระบบออปติคัลของดวงตาจะถูกโฟกัสอย่างสมบูรณ์ แต่ก็ไม่ได้สร้างภาพที่สมบูรณ์แบบ มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อสิ่งนี้:
- การเลี้ยวเบนของแสงในรูม่านตา (เบลอ);
- ความคลาดเคลื่อนของแสง (รูม่านตายิ่งใหญ่ ทัศนวิสัยแย่ลง);
- กระจัดกระจายในดวงตา
รูปร่างของเลนส์ตาแบบเฉพาะ ดัชนีการหักเหของแสง และลักษณะทางเรขาคณิตเป็นข้อบกพร่องของระบบออพติคอลของดวงตาเมื่อเทียบกับคู่เทียม ตาปกติมีคุณภาพต่ำกว่าอย่างน้อยหกเท่า และแต่ละอันจะสร้างบิตแมปดั้งเดิมขึ้นอยู่กับความคลาดเคลื่อนที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น รูปร่างที่รับรู้ของดวงดาวจะแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล
การมองเห็นรอบข้าง
บริเวณส่วนกลางของเรตินาให้ความละเอียดเชิงพื้นที่มากที่สุด แต่ส่วนต่อพ่วงที่ระมัดระวังน้อยกว่าก็มีความสำคัญเช่นกัน ต้องขอบคุณการมองเห็นรอบข้าง บุคคลสามารถนำทางในความมืด แยกแยะระหว่างปัจจัยการเคลื่อนไหว ไม่ใช่ตัววัตถุเคลื่อนที่และรูปร่างของมัน และนำทางในอวกาศ การมองเห็นอุปกรณ์ต่อพ่วงมีความสำคัญในสัตว์และนก ยิ่งกว่านั้นบางอันมีมุมมอง 360° ทั้งหมดเพื่อโอกาสรอดที่สูงขึ้น ภาพลวงตาคำนวณจากคุณสมบัติของการมองเห็นส่วนปลาย
ผลลัพธ์
ระบบการมองเห็นของดวงตามนุษย์นั้นเรียบง่ายและเชื่อถือได้ และปรับให้เข้ากับการรับรู้ของโลกรอบข้างได้อย่างสมบูรณ์แบบ แม้ว่าคุณภาพของสิ่งที่มองเห็นจะต่ำกว่าในระบบทางเทคนิคขั้นสูง แต่ก็เป็นไปตามข้อกำหนดของสิ่งมีชีวิต ดวงตามีกลไกการชดเชยจำนวนหนึ่งซึ่งทำให้ข้อจำกัดบางประการของการมองเห็นไม่มีความสำคัญ ตัวอย่างเช่น ผลกระทบเชิงลบขนาดใหญ่ของการพร่ามัวของสีจะถูกกำจัดโดยฟิลเตอร์สีที่เหมาะสมและความไวของสเปกตรัมแบนด์พาส
ในทศวรรษที่ผ่านมา ความเป็นไปได้ในการแก้ไขความคลาดเคลื่อนของดวงตาโดยใช้ระบบปรับอัตโนมัติเลนส์ ขณะนี้เป็นไปได้ในทางเทคนิคในห้องปฏิบัติการด้วยอุปกรณ์แก้ไขเช่นเลนส์ตา การแก้ไขสามารถฟื้นฟูความสามารถในการมองเห็น แต่มีความแตกต่างกันนิดหน่อย - การเลือกรับแสง แม้ว่าภาพที่คมชัดจะฉายบนเรตินา อักษรที่เล็กที่สุดที่จะมองเห็นได้จะต้องใช้ตัวรับแสงหลายตัวในการตีความอย่างถูกต้อง รูปภาพของตัวอักษรที่มีขนาดเล็กกว่าการมองเห็นที่ตรงกันจะไม่ถูกแยกแยะ
อย่างไรก็ตาม ความผิดปกติทางสายตาหลักคือความคลาดเคลื่อนที่อ่อนแอ: พร่ามัวและสายตาเอียง กรณีเหล่านี้ได้รับการแก้ไขอย่างง่ายดายโดยการพัฒนาทางเทคโนโลยีต่างๆ ตั้งแต่ศตวรรษที่ 13 เมื่อมีการประดิษฐ์เลนส์ทรงกระบอก วิธีการสมัยใหม่เกี่ยวข้องกับการใช้คอนแทคเลนส์และเลนส์ตาหรือขั้นตอนการผ่าตัดการหักเหของแสงเลเซอร์เพื่อแก้ไขโครงสร้างระบบการมองเห็นของผู้ป่วย
จักษุวิทยาดูสดใส โฟโตนิกส์และเทคโนโลยีแสงจะมีบทบาทสำคัญในเรื่องนี้ การใช้ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงจะช่วยให้อวัยวะเทียมใหม่สามารถฟื้นฟูดวงตาที่มองการณ์ไกลได้โดยไม่ต้องเอาเนื้อเยื่อที่มีชีวิตออกดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน เอกซ์เรย์การเชื่อมโยงกันทางแสงแบบใหม่สามารถให้ภาพ 3 มิติแบบเรียลไทม์เต็มรูปแบบของตา วิทยาศาสตร์ไม่หยุดนิ่งจนระบบการมองเห็นของดวงตาทำให้เราแต่ละคนมองเห็นโลกได้อย่างเต็มตา
