PSYCHOLOGIA PROCESÓW POZNAWCZYCH – WYKŁADY
WYKŁAD 7 – 9
Dlaczego widzimy w takim a nie innym zakresie? Psychologia ewolucyjna odpowiada na to pytanie.
Fotony, które mają długości fali nadfioletu, są to energetyczne fotony, które jeśli weszłyby do siatkówki, do wnętrza oka to będą w stanie niszczyć siatkówkę, a w szczególności receptory. Takie bombardowanie siatkówki nadfioletem może doprowadzić do jej zniszczenia.
Wiemy również w tej chwili, że jeżeli nie chronimy oczu przed nadfioletem to możemy się spodziewać późnych skutków w postaci zaćmy – to nie wynika ze zniszczenia siatkówki ponieważ do siatkówki te promienie nie docierają, ale są one przechwytywane przez obszary wziewne oka, czyli te przezroczyste (rogówkę, soczewkę i ciało szkliste) i dokonują po prostu spustoszeń w tych obszarach. Te obszary zaczynają mętnieć, dochodzi w nich do różnych zmian (dochodzi do denaturacji białka co w konsekwencji powoduje, że zaczynamy coraz gorzej widzieć i później trzeba jakoś operacyjnie usuwać te elementy, które zostały zniszczone. Zmętnienie soczewki może nastąpić lub jakieś inne przykre skutki). Zaleca się zatem zakładanie okularów przeciwsłonecznych, które mają filtry nadfioletu.
W ciemności rozszerza się nasza źrenica, zakładamy ciemne, przeciwsłoneczne okulary, a co za tym idzie rozszerza się nasza źrenica i teraz wpuszczamy tego promieniowania Np. dziesięciokrotnie więcej niż normalnie - jeżeli mamy okulary bez filtra UV. Jak zdejmiemy takie okulary to zaciska się źrenica i dziurka przez która może takie promieniowanie się przedostać jest bardzo malutka. (powierzchnia źrenicy może się w ciemności 30-krotnie zwiększyć)
Zwierzęta nocne mają duży zakres widzenia podczerwieni, ale można byłoby się spodziewać, że powinny mieć większy ten zakres. Człowiek nie jest zwierzęciem nocnym, chociaż wygląda na to, że jest drapieżnikiem
Jaki widać widzimy w stosunkowo wąskim zakresie. To jest ten fragmencik, który my tylko widzimy. Czyli od mniej więcej 380 nanometrów do 700 nanometrów. (700-720 to jest ten obszar do którego my widzimy). Tak mniej więcej wygląda nasz obszar widzenia czyli tęcza. Światło dostajemy z dwojakiego rodzaju obiektów można powiedzieć. Po pierwsze są to źródła światła stosunkowo rzadkie w naszym otoczeniu. To co jest najczęstszym źródłem informacji na temat otoczenia jest to światło odbite od obiektu. Mamy kilka źródeł światła natomiast widzimy światło odbite od tych obiektów.
Zajmijmy się na razie źródłami światła. Mówimy o widmie mając na myśli, jaka energia czyli ile fotonów zostaje wysłanych o danej długości fali, czy o danym kolorze. Możemy zatem sporządzić taki wykres, który pokazuje jaka jest energia czyli ilość fotonów wysłana dla 400 nanometrów czy 450 nanometrów (dla danej ilości nanometrów). To widmo może mieć taką postać, czyli jest jedna fala w danym źródle światła.
Świetlówka ma tylko kilka kolorów wymieszanych razem i daje to wrażenie bieli.
Światło słoneczne wysyła jednakową dla wszystkich długości fal energię.
Trochę zielonego, pomarańczowego-żółtego i dużo czerwonego to światło żarówki.
Białe światło nie musi oznaczać, że wszystkie kolory są równo wymieszane bo świetlówka ma tylko trzy. Może być też tak, że jest dużo czerwonego, a my i tak to widzimy jako białe. Z tą bielą jest trochę kłopot bo tych bieli jest po prostu mnóstwo.
Żarówka też jest bardziej czerwona niżeli światło halogenowe.
Biel zwykle w technice świetlnej charakteryzuje się temperaturą mając na myśli to, że im większa jest temperatura żarówki tym bardzie ta żarówka świeci niebieskim światłem. Im większa temperatura bieli tym bardziej niebieskawa jest ta biel.
DLACZEGO WIDZIMY KOLORY ?
Teoria ewolucji twierdzi, że wytworzenie jakiegoś mechanizmu oznacza, że był on nam kiedyś potrzebny do tego żebyśmy byli lepsi niż nasi rywale w danej niszy ekologicznej.
Zatem pytanie jest jaką przewagę ewolucyjną dało nam widzenie kolorów. Drobną odpowiedz na to pytanie daje nam powyższy obrazek. Czy widzą tutaj państwo jakąś informację, która można byłoby odczytać z tego obrazka ? Układa się to w coś ? Nie sądzę aby pan tu coś widział dopóki nie zobaczy pan drugiej części (kolorowego obrazka z napisem color). Mamy tutaj przykład na to, że informacja została zakodowana w kolorze.
Gdzie mogło nam się to przydać? Zwyczajnie w dżungli, w wynajdywaniu owoców, które są przeważnie żółte lub czerwone (gdy nam się wybija żółty i czerwony na tle zielonych liści to tym łatwiej jest znaleźć takie owoce. Można wyobrazić sobie jak trudne byłoby zbieranie poziomek gdybyśmy wszystko widzieli na czarno biało albo na zielono tylko). To jest właśnie prawdopodobna przyczyna dla której ten mechanizm przydawał się nam.
Wygląda na to, że rozróżnianie zielonego i czerwonego wywiodło się z tej samej podstawy neurologicznej, z tego samego receptora (można powiedzieć, że receptor rozczepił się na dwa: na jeden, który widzi w zieleni i drugi, który widzi w czerwieni ).
SIATKÓWKA
Mamy 3 rodzaje czopków (badania nad ustaleniem tego trwały prawie 100 lat) i pręciki. Główne nasze dzisiaj zainteresowanie będzie czopkami. Czopki wszystkie zgromadzone są w dołku środkowym – bardzo szybko poza dołkiem znikają. Natomiast pręcików nie ma w ogóle w dołku środkowym i ich liczba rośnie w kierunku obwodu gdzieś tak 2…3 stopnie od środka (tam jest maksymalna) i potem też zanika.
Reakcje czopków na światło możemy określić ustalając ile fotonów o danej długości fali absorbuje dany czopek. To się nazywa widmem pochłaniania czy też widmem absorpcji tego czopka.
Jako S zaznaczony jest czopek, który reaguje na niebieski i w zakresie widzialnym on reaguje w ten sposób, że tutaj dla 400 dosyć mocno reaguje, potem rośnie to jeszcze bardziej, tutaj dla niebieskiego ma maks i potem schodzi to w dół i jak przekroczy 500 właściwie czopek ten już nie reaguje. Są to tak zwany czopki krótkofalowe lub też nazywane czopkami niebieskimi. Dlatego, że one głównie absorbują kolor niebieski, ale to nie znaczy w cale, że są niebieskie.
Czopek średniofalowy, czyli tak zwany czopek zielony absorbuje jak widać w całym widmie. Całe widmo jest okryte tymi jego możliwościami tyle tylko, że maksimum jego absorpcji przypada na 520 parę nanometrów. Czyli nie jest to tak, że on tylko na zielony kolor reaguje, a na inne nie. On reaguje na wszystkie kolory tylko, że on reaguje maksymalnie na kolor 520 nanometrów.
Natomiast czopek czerwony jest nieco przesuniętym czopkiem zielonym. Nieznacznie różni się jego absorpcja. Jest trochę przesunięta w kierunku 550. To nie jest czerwony kolor, to jest zieleń, czyli powiedzmy trochę bardziej żółtawa zieleń. Umownie nazywa się go czerwonym albo długofalowym, faktycznie jako jedyny reaguje na najdłuższe fale jakie widzimy. Ale to nie jest tak, że on ma w czerwieni swoje maksimum.
Tu jest pewnego rodzaju tajemnica. Zdecydowanie lepiej byłoby nam rozróżnić barwy gdyby właśnie on był w tym miejscu (gdyby był w czerwieni). Gdyby całe widmo było równomiernie pokryte przez 3 czopki. Tym czasem mamy dwa bardzo podobne do siebie, a jeden odstaje. Teoria wywodząca się z fizjologii ewolucyjnej, psychologii ewolucyjnej mówi właśnie o tym, że jest tak ponieważ te dwa czopki wywiodły się z jednego (kiedyś był jeden receptor wrażliwy na światło i on się trochę rozszedł, barwniki, które się w nim znajdowały trochę się pozmieniały, inaczej reagowały, a mózg z tego odczytał sobie informację o barwie co dało przewagę naszą ewolucyjną).
Wiele danych wskazuje na to, że czopek krótkofalowy wziął się po prostu z pręcików – jest to czopek, który przejął barwniki pręcików (jak to się dokonało dokładnie nie wiadomo, ale wiele wskazuje na to, że jest to taki zbuntowany pręcik. Dlatego, że po pierwsze czopków S – tych krótkofalowych jest bardzo mało w siatkówce w ogóle: 5 do 10%. Ponieważ my widzimy tylko środkiem pola widzenia dobrze w związku z tym obiekty, które są ściśle niebieskie wydają się nam nieostre. Jeżeli widzimy czysto niebieską plamkę to zawsze będzie się ona wydawać nam lekko rozmyta. To jest pierwsza sprawa, która wskazuje na to, że to mogą być pręciki, ale druga jest ważniejsza – czopki rozmieszczone są głównie na obwodzie plamki żółtej, czyli tak jak pręciki można powiedzieć i środek siatkówki jest prawie całkowicie pozbawiony widzenia niebieskiego. Na co dzień oczywiście nie zauważmy tego, dopiero w warunkach laboratoryjnych.).
Centrum pola widzenia jest ślepe na kolor niebieski. Większość kolorów, które składamy (mieszamy aby uzyskać jakąś barwę), okazuje się, że w tym procesie używamy najmniej niebieskiego, a najwięcej zielony z czerwonym. To wszystko wskazuje na to, że ten niebieski został jakby później dodany i trochę nam poprawił widzenie, ale główne widzenie dotyczy rozróżniania zielonego z czerwonym i to się zgadza z tą teorią ewolucyjną abyśmy widzieli owoce czerwone na zielonym tle.
Przyjrzyjmy się w jaki sposób barwy są kodowane w czopkach. Trzeba pamiętać, że czopek odpowiada na światło w taki sposób, że właściwie mu jest obojętne jakiego koloru jest to światło albo jak jaskrawe.
Jedynie co mózg się dowiaduje od tego czopka to jest to jak on mocno został pobudzony, to jest nie ważne czy on został pobudzony silnym światłem czy też światłem najbardziej dopasowanym do tego czopka, czyli mózg nie wie jeżeli ten czopek silnie odpowiedział czy dlatego, że dostał światło, które „kiepsko widzi”, ale bardzo jaskrawe, czy też światło, które „dobrze widzi” ten dany czopek, ale słabe. To co dostaje mózg od czopka jest to tylko informacja, że został on pobudzony tak, a tak mocno, ale co go pobudziło to on nie wie. Teraz mózg musi dowiedzieć się od tych czopków co faktycznie tam się stało w siatkówce – jakie kolory zostały wysłane do oka.
A
B
S
O
R
C
J
F
T
N
Ó
W
%
Załóżmy, że mamy tylko jeden rodzaj czopka w siatkówce i są to długofalowe czopki. Taka jest absorpcja tego czopka, on reaguje na każde światło od 450 do 700 nanometrów, czyli w całym zakresie reaguje na światło. Teraz weźmy dwie połówki pola widzenia i jedną oświetlamy światłem monochromatycznym czyli jedną barwą (laserowym powiedzmy 590 nanometrów, a drugie 630 nanometrów). Oczywiście my widzimy, że to się różni barwą, ale teraz zobaczmy co widzi ten czopek. Weźmy, że są równe ilości energii wysłane przez te dwie połówki i patrzymy. 590 nanometrów i jakaś umowna jednostka 1000 fotonów i patrzymy ile on z tego zabierze, 86% przepuści, czyli jakiś 860 umownych jednostek zostaje przesłanych do mózgu. Ten czopek na takie światło 590 nanometrów odpowiedział z natężeniem 860. Natomiast jeśli 630 światło zaświecimy i 1000 fotonów, też takie światło intensywne no to gorzej odpowie czyli będzie tylko 31% zatem natężenie sygnału z tego czopka będzie 310. Ktoś może powiedzieć, że jak już wiemy, że ten ma 860 i 310 zatem odróżnił kolory bo inny kod poszedł od jednego i inny od drugiego, ale wystarczy zrobić drobne przekształcenie, dać ten 630 intensywniejszy, czyli zwiększyć jaskrawość tego 630 i tak dobrać żeby w tym momencie te barwy dla tego czopka były nieodróżnialne. Ten czopek wysyła taką samą informację jeśli go oświetlimy światłem 590 i 1000 fotonów i wtedy gdy go oświetlimy światłem 630 i 2774 fotony. Czyli on tego nie potrafi odróżnić, on nie potrafi rozróżnić jaskrawości od koloru. To co człowiek widzi, gdyby miał jeden czopek, to są po prostu odcienie szarości i te dwie barwy, jakby tak dobrać natężenia, miałyby po prostu ten sam odcień szarości, czyli byłyby po prostu nieodróżnialne. Wtedy my widzielibyśmy kolory, a ten człowiek nie.
Teraz mamy dwa czopki: długo latencyjny i średnio latencyjny. Mamy taką sytuację, że 1000 fotonów jest jednego światła i 2774 drugiego światła, czyli długofalowo odpowiada identycznie, a mianowicie 860. Czyli długofalowe w obu przypadkach wysyła taką samą informację, ale z tymi natężeniami średniofalowe wysyła inne informacje 590 wysyła 33% czyli 330. Natomiast tego drugiego 630 tylko kilka procent a mianowicie 8,3 % czyli 83 fotony. W prawdzie długofalowy tego nie odróżnia, ale krótkofalowy wysyła inne liczby. Mózg w przypadku 590 dostaje taką i taką liczbę natomiast w przypadku krótkofalowego dwie inne liczby. W tym momencie mózg wie, że to są światła różne.
Teraz możemy zrobić taki trick, że ten średniofalowy da identyczne odpowiedzi (860), natomiast ten długofalowy da różne odpowiedzi i teoretycznie z tych informacji mózg może powiedzieć jaka jest jaskrawość tego światła osobno i osobno powiedzieć jaki jest kolor chociaż nie do końca (w pewnych sytuacjach mózg sobie z tym nie poradzi).
Połowa pola w tym przypadku oświetlona jest światłem 590 nanometrów tak jak to było poprzednio, natomiast druga połowa oświetlona jest mieszaniną dwóch świateł. Bierzemy dwie barwy, mieszamy je w pewnym stosunku i zobaczymy co teraz będzie. Mianowicie gdy światłem 590 i 1000 fotonów to już wiem, że ten odpowie 869; 330. Natomiast teraz bierzemy to drugie i osobno dla każdego światła patrzymy jakie to natężenie będzie. Można tu sobie policzyć 550 na przykład ten średniofalowy da 92%, ten długofalowy 98%, czyli jeden da 293, a drugi 275 fotonów. Dla 630 robimy to samo i otrzymujemy dwie inne liczby i teraz cały trick polega na tym, że musimy te dwa: ilość światła 550 i 630 tak dobrać, że suma tych dwóch daje 860(567+293), a tych dwóch 330(275+55). Te dwa światła wyślą do mózgu takie samo zestawienie jak światło 590 nanometrów. To znaczy, że dla mózgu światło monochromatyczne 590 jest nieodróżnialne od światła 550+630 (od odpowiednio dobranej mieszaniny tych dwóch świateł). To się zgadza z tym co my wiemy, a wiemy, że możemy mieszać pewne barwy i uzyskiwać inne barwy (możemy na przykład pomieszać niebieski z żółtym i otrzymać zielony). Nasz system rozróżniania barw nie jest perfekcyjny. My nie jesteśmy w stanie zobaczyć wszystkich barw jakie się składają na daną barwę (ucho pod tym względem jest lepsze ponieważ ucho potrafi rozłożyć dźwięk na poszczególne częstotliwości. Ludzie wykształceni muzycznie potrafią powiedzieć z jakich nut składa się dany akord. Powiedzenie z jakich nut się składa akord to jest właśnie powiedzenie z jakich barw składa się dana mieszanina barw. Czyli można powiedzieć, że nasze ucho działa jak pryzmat. Natomiast nasze oko czegoś takiego nie dokonuje. Oko nie oddaje nam całkowicie, dokładnie jak tam barwy wyglądają i się mieszają. Tylko daje nam możliwość odróżniania barw w otoczeniu)
...
Matrasz77