W internecie

www.kopernik.org.pl

A to ciekawe

Więcej doświadczeń

CENTRUM NAUKI

KOPERNIK

Eksper

ymentuj!

CENTRUM NAUKI

KOPERNIK

Eksper

ymentuj!

Eksper

ymentuj!

Oszukaj swój wzrok

Myślisz, że oglądasz świat dzięki oczom? 

Nic po-

dobnego! Tak naprawdę widzimy… mózgiem, 
a oczy są jedynie jego narzędziem. W prosty spo-
sób można go jednak oszukać. Wszystko dlatego, 
że mózg poznaje świat, zestawiając wrażenia od-
bierane przez oczy z informacjami pochodzącymi 
od innych zmysłów. 

D

 

zięki coraz lepszemu zrozumie-

niu procesu widzenia naukowcy 

próbują wyposażyć w zmysł wzroku 

także maszyny. Asimo to skonstru-

owany przez inżynierów z Hondy 

robot przypominający człowieka. 

Potrafi on rozpoznawać i zapamięty-

wać przedmioty oraz ludzkie twarze, 

porusza się, omijając przeszkody.

Ludzkie oko działa w podobny spo-

sób jak cyfrowy aparat fotograficzny. 

Można powiedzieć, że jego czułość 

to ok. 100 Mpix, a „matryca” ma wy-

miary 5x5 cm (w aparacie cyfrowym 

5 megapikseli – 7 mm x 5 mm).

Wiele chorób lub uszkodzeń mó-

zgu prowadzi do zaburzeń widze-

nia. Są to np.: agnozja kształtu, czyli 

trudności w rozpoznawaniu kształ-

tów – uniemożliwia ona rozpoznanie 

dwóch prostych kształtów w grupie 

innych, achromatopsja, czyli ślepota 

na barwy, lub akinotopsja polegająca 

na widzeniu ruchu w sposób niecią-

gły, w postaci „migawek”. Uszko-

dzenia innego obszaru mózgu po-

wodują niemożność rozróżniania 

miejsc i twarzy, wliczając w to własną 

twarz (prozopagnozja). Niektórym 

ludziom uszkodzenia mózgu nie po-

zwalają umiejscowić przedmiotów 

w przestrzeni, nie są oni w stanie 

1.

 Wypustki komórek nerwowych 

w oku splatają się w prowadzący 

do mózgu nerw wzrokowy. Miejsce, 

w którym wychodzi on z oka, jest po-

zbawione światłoczułych komórek 

i nazywane ślepą plamką. Obiekt od-

bijający się w ślepej plamce nie jest 

przez mózg widziany. Można się o tym 

przekonać. Zakryj prawe oko i spójrz 

lewym na czerwone kółko. Oddalając 

i przybliżając obrazek, powinieneś 

znaleźć punkt, w którym niebieska 

gwiazdka znika.

2.

 Czy widziałeś wielki Księżyc wiszą-

cy tuż nad horyzontem? Choć robi 

wrażenie większego niż zwykle – to 

tylko złudzenie! Drzewo na horyzon-

cie z dala od nas jest malutkie. A nad 

Laboratorium iluzji optycznych 
www.michaelbach.de/ot

Co to jest i do czego służy magne-
tyczny rezonans jądrowy 
www.howstuffworks.com/mri.htm

Jak zobaczyć trzeci wymiar
www.vision3d.com

Przetestuj swoją ślepą plamkę
http://ourworld.compuserve.com/
homepages/cuius/idle/percept/
blindspot.htm

naszymi głowami potężne. Tę zależ-

ność nieświadomie wykorzystujesz, 

gdy patrzysz na Księżyc. Tak naprawdę 

jest on zawsze tej samej wielkości, 

niezależnie od tego, czy znajduje się 

nad głową, czy nad horyzontem. Jak 

się o tym przekonać? Po prostu stań 

do Księżyca tyłem i spójrz nań z głową 

między nogami!

nalać wody do szklanki, którą widzą. 

Złudzenia wzrokowe wykorzystywano 

już od bardzo dawna, np. w archi-

tekturze. Szerokie schody wiodące 

do świątyń w starożytnej Grecji ro-

biono np. nieco wyższe w środkowej 

części, inaczej wydawałyby się tam 

„zapadnięte”. Stymulacja pewnych 

rejonu mózgu może wywołać halu-

cynacje wzrokowe, a nawet wrażenie 

opuszczania ciała i oglądania siebie 

samego z zewnątrz. 

Asimo jest obecnie jednym z najbardziej zaawansowanych technicznie robotów 
humanoidalnych. Skonstruowany przez inżynierów z Hondy robot potrafi na tyle 
sprawnie odbierać bodźce z otoczenia, że może zagrać w piłkę

Fot. East News/AFP Photo; rys. Małgorzata Świentczak

siatkówka

naczyniówka

twardówka

rogówka

źrenica

soczewka

tęczówka

ciało rzęskowe

plamka żółta

plamka ślepa

żyła i tętnica oczna

ciało szkliste

nerw wzrokowy

Trochę teorii

Eksper

ymentuj!

O historii

Współczesne zastosowania

z miniaturowych elektrod. Ka-

mera rejestruje obraz, który 

mikroprocesor przekształca 

w sygnały. Następnie są one 

wysyłane przez wbudowany 

w okulary maleńki nadajnik 

radiowy do wszczepionego 

pod skórę pacjenta odbiorni-

ka, połączonego przewodem 

z implantem w siatkówce oka. 

Implant przekazuje impulsy do 

nerwu wzrokowego. Pierwsza 

wersja protezy zawierała 16 

elektrod. Obecnie dopuszczo-

na do testów druga wersja ma 

ich 60, a planowana trzecia 

wersja będzie ich miała 1 tys. Osoby 

niedowidzące, którym wszczepiono 

protezę I generacji, po pewnym treningu 

nauczyły się dostrzegać zarysy kształtów 

i ruch przedmiotów.

O

 

bserwowanie tego, co dzieje się 

wokół nas, nie wymaga wiele 

wysiłku. Ot, po prostu rzucamy okiem. 

Jednak nasz mózg cały czas intensyw-

nie pracuje, bowiem to on decyduje 

o tym, co naprawdę widzimy.

Oko jest pierwszym odbiorcą wrażeń 

wzrokowych. Fotony światła padają na 

część oka zwaną siatkówką, zbudowa-

ną z ok. 105 mln światłoczułych recep-

torów. Blisko 100 mln z nich to pręciki 

odpowiadające za tzw. widzenie nocne 

i rozpoznawanie kształtu oraz ruchu. 

Czopki (ok. 5 mln) odpowiadają za 

widzenie dzienne i rozróżnianie barw. 

Siatkówka kontaktuje się z mózgiem 

za pomocą blisko miliona komórek 

nerwowych, z których każda oplata 

wypustkami (dendrytami) niewielki 

fragment siatkówki. Wypustki te spla-

tają się w jeden gruby nerw wzrokowy, 

który przesyła odebrane informacje do 

mózgu. Dane te są następnie przetwa-

rzane, przy czym proces ten można 

podzielić na kilka etapów.

Informacja z siatkówki trafia naj-

pierw do tylnej części mózgu, zwanej 

pierwotną korą wzrokową. Tu docho-

dzi do podstawowej analizy obrazu, 

przede wszystkim do określenia jego 

kształtu. W kolejnym etapie informa-

cja wędruje równolegle do dwóch 

N

 

a świecie żyje blisko 40 mln osób 

niewidomych. Prawie trzy razy wię-

cej określa się zaś jako niedowidzące. 

Choć budowa oka i droga przetwarzania 

danych w obraz jest bardzo złożona, na-

ukowcy starają się skonstruować różne-

go rodzaju protezy, które pozwolą nie-

widomym widzieć. Wystarczy, że będą 

rozróżniali choć kształty, a już w znacz-

nym stopniu może poprawić to jakość 

ich życia. Jeśli niedziałającą częścią oka 

jest siatkówka, a reszta układu widzenia 

włącznie z mózgiem działa prawidłowo, 

„wystarczy” dostarczyć odpowiednie 

bodźce do mózgu, czyli zastąpić recep-

tory siatkówki sztucznym implantem. 

Obecnie testuje się system, który składa 

się z wbudowanej w okulary kamery, 

mikroprocesora, nadajnika radiowe-

go, odbiornika radiowego i implantu 

o wielkości 1x1 mm, zbudowanego 

S

 

posób, w jaki funkcjonuje mózg 

i mechanizm widzenia, od dawna 

fascynował badaczy. Już w XIX wieku 

spekulowano na temat podziału pracy 

półkul. Paul Broca w 1861 roku i Carl 

Wernicke w 1874 roku opisali rejony 

związane z mową. Niemiecki neuro-

log Korbinian Brodmann na początku 

XX wieku podzielił ludzki mózg na 52 

obszary jedynie na podstawie precyzyj-

nych obserwacji jego wyglądu. Uznał, że 

poszczególne części różnią się od siebie 

dlatego, że pełnią różne funkcje. Jak 

się okazało, w większości przypadków 

miał rację. Neurolodzy do dzisiaj zresztą 

posługują się zaproponowanymi przez 

niego nazwami.

Jednym ze sposobów analizy działania 

mózgu były (i są do chwili obecnej) ba-

dania osób, które doznały urazów głowy 

(na skutek wypadków, ran odniesio-

nych w czasie działań wojennych itp.). 

Opisywano objawy – rodzaj zaburzeń 

wzrokowych – i rejestrowano, jaki rejon 

mózgu był uszkodzony. To wskazywało, 

które części mózgu są odpowiedzialne 

za poszczególne aspekty widzenia.

Od dawna też próbowano badać 

aktywność mózgu. Pierwsze pomiary 

zjawisk elektrycznych w mózgu króli-

ka i małpy przedstawił w 1875 roku 

brytyjski naukowiec Richard Caton. Nie-

miecki fizjolog Hans Berger rozpoczął 

swoje badania nad ludzkim EEG jeszcze 

w 1820 roku. Jednak dopiero koniec XX 

wieku przyniósł rewolucję w pracy nad 

albo odwrócą obraz do góry nogami 

– proste czynności, np. chodzenie po 

krętej linii, stają się wówczas bardzo 

trudne. Dlaczego tak się dzieje?

Mózg otrzymuje pomniejszony i od-

wrócony obraz świata. Lata doświad-

czeń i połączenie obrazu z informacja-

mi dostarczanymi przez inne zmysły 

uczą mózg poprawnego widzenia 

rzeczywistości. Dzięki temu nie sprawia 

nam większych problemów interpre-

towanie obrazu, łączenie widzianego 

obiektu z innymi jego charakterystyka-

mi, takimi jak dźwięk czy zapach, oraz 

poruszanie się wśród różnych przed-

miotów. Nie wprawia nas w zdumienie 

na przykład to, że kiedy poruszamy 

się, wszystkie obiekty wokół nas po-

ruszają się w polu naszego widzenia 

od środka do zewnątrz, zmieniając 

jednocześnie rozmiary.

W przypadku „magicznych” oku-

larów oszustwo dokonuje się między 

przedmiotem a okiem. O ile mózg jest 

przyzwyczajony do naturalnej defor-

macji obrazu wynikającej z anatomii 

oka, nowe zmiany powodują rozprzę-

żenie funkcji, których działania sobie 

nie uzmysławiamy. Właśnie dlatego 

tak trudno po założeniu „magicznych” 

okularów wykonać nawet najprostsze 

czynności. 

rejonów, z których górny określa, 

GDZIE się znajduje, a dolny pozwala 

przeanalizować, CZYM jest obser-

wowany przedmiot, w tym również 

rozpoznać jego BARWĘ.

Pojedyncza komórka nerwu wzro-

kowego „widzi” tylko maleńki wy-

cinek obrazu (pochodzący z recep-

torów w siatkówce, z których ko-

mórka ta odbiera sygnały). Mózg 

musi zatem złożyć w całość impulsy 

z różnych części siatkówki. Dopiero 

złożenie wszystkich bodźców po-

zwala zobaczyć cały obraz. Po ana-

lizie co i gdzie widzimy, następuje 

identyfikacja przedmiotów. Działanie 

systemu usprawnia dodatkowo fakt, 

że mózg błyskawicznie reaguje na 

obrazy, w których występują znane 

mu elementy. Kolejne etapy analizy 

obrazu obejmują ruch i jego kierunki. 

W ostatnim etapie mózg dokonuje 

złożenia wszystkich elementów, dzię-

ki czemu to, co widzimy jest spójne 

i zgodne z rzeczywistością.

Jeżeli na którymkolwiek poziomie 

odbierania i analizy obrazu pojawią 

się zakłócenia – zmysł wzroku zaczy-

na płatać nam figle. Możemy także 

celowo wprowadzić go w błąd. Wy-

starczy włożyć okulary, które zmienią 

odbiór obrazu – np. zamienią kierunki 

Proteza siatkówki składa się z okula-
rów z zamontowaną kamerą oraz 
mikrochipa, który jest chirurgicznie 
wszczepiany w siatkówkę osoby 
niewidzącej

Badanie rezonansu magnetycznego (MRI) jest nieinwazyjne i nieszkodliwe dla orga-
nizmu. Umożliwia ocenę organów wewnętrznych w dowolnej płaszczyźnie także 
trójwymiarowo. Jest to jedna z najdokładniejszych technik diagnostycznych, 
choć jest to także jedno z najdroższych badań

1 – błona organiczna wewnętrzna
2 – komórki zwojowe
3 – komórki dwubiegunowe
4, 5 – receptory: czopki i pręciki
6 – komórki barwnikowe

funkcjonowaniem mózgu. Stało się to 

możliwe dzięki zastosowaniu technik 

tomografii komputerowej (CAT, PET 

i wreszcie MRI, czyli rezonansu magne-

tycznego).

Fot. UW – Madison University Communications\Jeff Miller

, Group at Johns Hopkins University and North Carolina State Un

iversity

1

2

3

4

5

6

Rys. Jerry Lim, Małgorzata Świentczak