Wizja skotopowa - Scotopic vision

Symulowane przykłady widzenia w słabym świetle. Góra: człowiek; dół: kot

W badaniu ludzkiej percepcji wzrokowej , widzenie skotopowe jest wizja oko pod niskim oświetleniu poziomach. Termin pochodzi z greckiego skotos , co oznacza "ciemność" i -opia , co oznacza "stan widzenia". W oka ludzkiego , komórki stożkowe są niefunkcjonalne w słabym świetle widzialnym . Widzenie skotopowe jest wytwarzane wyłącznie przez pręciki , które są najbardziej wrażliwe na fale o długości około 498 nm (zielono-niebieskie) i są niewrażliwe na fale o długości większej niż około 640 nm (czerwono-pomarańczowy). Ten stan nazywa się efektem Purkinjego .

Obwody siatkówkowe

Z dwóch rodzajów komórek fotoreceptorów w siatkówce , pręty dominować widzenie skotopowe. Jest to spowodowane zwiększoną wrażliwością cząsteczki fotopigmentu wyrażonej w pręcikach, w przeciwieństwie do czopków . Pręciki sygnalizują przyrosty światła do pręcików komórek dwubiegunowych , które w przeciwieństwie do większości typów komórek dwubiegunowych nie tworzą bezpośrednich połączeń z komórkami zwojowymi siatkówki – wyjściowym neuronem siatkówki. Zamiast tego, dwa typy komórek amakrynowych - AII i A17 - umożliwiają boczny przepływ informacji z dwubiegunowych komórek pręcikowych do stożkowych komórek dwubiegunowych, które z kolei stykają się z komórkami zwojowymi. Sygnały pręcikowe, w których pośredniczą komórki amakrynowe, dominują zatem w widzeniu skotopowym.

Luminancja

Skotopowe widzenia następuje na luminancji poziomie 10 -3 10 -6 cd / m 2 . Inne gatunki nie są powszechnie ślepe na kolory w warunkach słabego oświetlenia. Słonica jastrzębia ( Deilephila elpenor ) wykazuje zaawansowane rozróżnianie kolorów nawet w słabym świetle gwiazd.

Widzenie mezopowe występuje w pośrednich warunkach oświetlenia ( luminancji poziom 10 -3 10 0,5 cd / m 2 ) i jest skuteczne połączenie skotopowe i fotopowej widzenia . Daje to niedokładną ostrość wzroku i rozróżnianie kolorów.

W normalnym świetle ( luminancji na poziomie 10 do 10 8 cd / m 2 ), wizja stożkowych komórek dominuje i fotopowa wizji . Dobra ostrość wzroku (VA) i rozróżnianie kolorów.

W literaturze naukowej czasami spotyka się termin luks skotopowy, który odpowiada luksowi fotopowemu , ale zamiast tego używa się funkcji ważenia widoczności skotopowej.

Czułość na długość fali

Funkcja jasności skotopowej CIE 1951 . Oś pozioma to długość fali w nm .

Względna wrażliwość na długość fali normalnego obserwatora nie zmieni się z powodu zmiany oświetlenia tła pod wpływem widzenia skotopowego. Czułość na długość fali określa fotopigment rodopsyny . Jest to czerwony pigment widoczny z tyłu oka u zwierząt, które mają białe tło, zwane Tapetum lucidum . Pigment nie jest zauważalny w warunkach fotopowych i mezopowych . Zasada, że ​​czułość na długość fali nie zmienia się podczas widzenia skotopowego, doprowadziła do możliwości wykrycia u osób dwóch klas czopków funkcjonalnych. Jeśli występują dwie klasy czopków, ich względna czułość zmieni behawioralną czułość długości fali. Dlatego eksperymenty mogą określić „obecność dwóch klas czopków, mierząc czułość długości fali na dwóch różnych tłach i odnotowując zmianę względnej czułości długości fali obserwatora”. Aby adaptacja zachodziła na bardzo niskich poziomach, ludzkie oko musi mieć dużą próbkę światła w całym sygnale, aby uzyskać wiarygodny obraz. Prowadzi to do tego, że ludzkie oko nie jest w stanie rozróżnić wysokich częstotliwości przestrzennych przy słabym oświetleniu, ponieważ obserwator uśrednia przestrzennie sygnał świetlny.

Zachowanie fotopigmentu rodopsyny wyjaśnia, dlaczego ludzkie oko nie może rozróżnić świateł o różnych rozkładach mocy widmowej przy słabym oświetleniu. Reakcja tego pojedynczego fotopigmentu da te same kwanty dla światła 400 nm i 700 nm. Dlatego ten fotopigment jedynie odwzorowuje szybkość absorpcji i nie koduje informacji o względnym składzie widmowym światła.

Maksymalna skuteczność skotopowa wynosi 1700 lm/W przy 507 nm (w porównaniu z 683 lm/W przy 555 nm dla maksymalnej skuteczności fotopowej). Podczas gdy stosunek skuteczności skotopowej i fotopowej wynosi tylko około 2,5 liczone przy czułości piku, stosunek znacznie wzrasta poniżej 500 nm.

Innym powodem słabego widzenia w widzeniu skotopowym jest to, że pręciki, które są jedynymi komórkami aktywnymi w widzeniu skotopowym, zbiegają się do mniejszej liczby neuronów w siatkówce. Ten stosunek wiele do jednego prowadzi do słabej czułości częstotliwości przestrzennej .

Zobacz też

Bibliografia