Czego oczy nie widzą. Jak wzrok kształtuje nasze myśli. Richard Masland

Чтение книги онлайн.

      Wyjaśnienie różnicy ostrości widzenia peryferyjnego i centralnego jest bardzo proste. Na powyższym rysunku widać, że w środkowej części siatkówki zagęszczenie „pikseli” jest znacznie większe niż na jej obrzeżach. Przez piksele rozumiemy tutaj komórki zwojowe – ostatnie neurony siatkówki na wiodącej do mózgu drodze wzrokowej – których aksony tworzą nerw wzrokowy. Na ilustracji komórki te zostały przedstawione jako czarne kropki, natomiast poziome kreski połączone z nimi kreskami pionowymi symbolizują ich pola odbiorcze. (Rysunek jest bardzo uproszczony; nie pokazano na nim innych neuronów siatkówkowych). W środkowej części siatkówki komórki zwojowe występują nadzwyczaj licznie na niewielkiej powierzchni, zatem ich pola odbiorcze są bardzo małe. Im dalej od środka, w stronę obszarów peryferyjnych, tym komórki zwojowe występują rzadziej, przez co ich pola odbiorcze na powierzchni siatkówki stają się coraz większe. Rozleglejsze pola odbiorcze to większe, mniej subtelne piksele, a co za tym idzie – gorsza ostrość widzenia.

      Dlaczego natura przeznaczyła tak znaczną powierzchnię siatkówki na tak słabe widzenie? Czy nie można było maksymalnie upakować jej komórkami zwojowymi od krawędzi do krawędzi, abyśmy mogli widzieć ostro zarówno w centrum, jak i na obrzeżach pola widzenia? Odpowiedź jest prosta i znów pojawi się w niej słowo „wydajność”. Komórki zwojowe to bardzo kosztowna inwestycja: zajmują miejsce nie tylko w siatkówce, lecz również w nerwie wzrokowym – każda musi umieścić w nim swój akson. Nerw wzrokowy człowieka ma przeciętnie cztery milimetry średnicy. Gdyby komórki zwojowe były rozmieszczone w całej siatkówce równie gęsto jak w części środkowej, ludzki nerw wzrokowy miałby grubość węża ogrodowego, a to mogłoby utrudnić nam poruszanie gałkami ocznymi.

      Poza tym wysyłanie do mózgu tak gęsto upakowanych sygnałów nie miałoby najmniejszego sensu, ponieważ nasz centralny komputer i tak nie byłby w stanie ich przetworzyć. Spróbujmy sobie wyobrazić, jak wyglądałby nasz świat, gdybyśmy widzieli ostro w całym polu widzenia. Może i nie byłoby to takie złe: świat byłby tak ostry jak na fotografii (na której obejmujemy widzeniem centralnym spory fragment obrazu). Tylko na co by nam były te wszystkie informacje? Czy potrafilibyśmy jednocześnie ogarnąć je myślą?

      Ta idea przyświecała konstruktorom pocisków inteligentnych i kierowanych. Producenci niezbyt chętnie wdają się w szczegóły, niemniej wiadomo, że do lokalizacji obszaru, na którym znajduje się cel, używa się zgrubnych zdjęć, a kiedy pocisk zidentyfikuje obszar, zwiększa się gęstość pikseli, by uzyskać wyraźny obraz. Obowiązuje tu ta sama zasada co w ludzkim mózgu: sprawna nawigacja przy zastosowaniu absolutnego minimum sprzętu obliczeniowego.

      Dlaczego sokół ma sokoli wzrok

      Pomoże nam lepiej to zrozumieć wyprawa do innego zakątka świata zwierzęcego. Wyobraźmy sobie ściernisko po żniwach: jest koniec lata i liście roślin są wypłowiałe. Na ziemi, między uciętymi łodygami, buszuje mysz polna, szukając niezebranych kłosów pszenicy. Wysoko nad nią majestatycznie szybuje sokół; ptak ledwo porusza skrzydłami, utrzymując wysokość 100 metrów. Nagle składa skrzydła i pikuje, a gdy po chwili znów wzbija się w powietrze, w szponach trzyma mysz.

      Jak z tej wysokości ptak mógł zobaczyć mysz, bure zwierzątko długości pięciu centymetrów ukryte pod źdźbłami na polu, tym bardziej że szybował wysoko i z dużą prędkością? Nie na darmo mówimy o kimś, kto doskonale widzi, że ma „sokoli wzrok”. Od dawna zastanawiano się, na czym polega tajemnica wzroku ptasich drapieżników, i poczyniono wiele interesujących spostrzeżeń. Na przykład odkryto, że czopki w oku sokoła – światłoczułe neurony siatkówkowe „z pierwszej linii frontu” – są bardzo zagęszczone, a możliwe jest to dlatego, że są cieńsze niż u większości zwierząt. Sokoły mają też bardzo szerokie pole widzenia (aż 290 stopni, podczas gdy u człowieka zaledwie 180 stopni) i ogromne oczy, znacznie większe w stosunku do wielkości głowy niż u ludzi i innych ssaków. Duże oko to dobra rzecz – wiemy przecież, że im większe są soczewki obiektywu fotograficznego, tym ostrzejsze powstają zdjęcia. Fotografowie okupujący linie boczne boisk sportowych mają obiektywy z tak ogromnymi soczewkami, że muszą używać statywów; sprzęt jest zbyt ciężki, by pewnie trzymać go w rękach.

      Trzeba jednak przyznać, że większość osób wypowiadających się o sokolim wzroku nie jest bezstronna – autorzy prac na ten temat to głównie miłośnicy ptaków, którzy po prostu wiedzą, że sokoły widzą doskonale. Tak więc zamiast obiektywnie badać oko ptaka, szukają prostych odpowiedzi na pytanie, dlaczego sokoły widzą lepiej niż my. To sprawia, że niektóre ich wyjaśnienia nie wytrzymują rzetelnej analizy. Podam przykład: czopki w oczach sokoła są rzeczywiście bardzo małe i bardzo gęsto upakowane, ale tylko o mniej więcej 60 procent gęściej niż u człowieka. Co więcej, oko sokoła jest duże jak na małe zwierzę (12 milimetrów), lecz wciąż o połowę mniejsze od oka ludzkiego (24 milimetry). Oczywiście ludzie mają większe głowy, nie zmienia to jednak fizyki światła; z naszą optyką jesteśmy daleko przed sokołami.

      Na koniec porównajmy rozdzielczość optyczną oka sokoła i oka człowieka[9]. Przy odrobinie cierpliwości można ułożyć sokoła tak, by wybierał między przedmiotami gwarantującymi mu nagrodę w postaci przekąski (obiekty w prążki) a przedmiotami, które nie gwarantują mu nagrody (obiekty w szerokie pasy). Teraz możemy sprawdzić, jak cienkie prążki sokół potrafi rozróżnić. Okazało się, że u pustułki amerykańskiej, gatunku rodziny sokołowatych najczęściej poddawanego tej próbie, rozdzielczość optyczna jest nieco gorsza niż u człowieka.

      Ale zaraz! Co się stało z tym sokołem, który zapolował na pięciocentymetrową, zlewającą się z tłem mysz polną na ściernisku? Nie ma wątpliwości, że sokół widzi lepiej od nas – a już na pewno lepiej ode mnie. Jak zatem rozwiążemy tę pozorną sprzeczność?

      Nie wątpię w prawdziwość spostrzeżeń ornitologów, więc tłumaczę sobie to wszystko następująco: sokół ma sokoli wzrok przede wszystkim dlatego, że widzi doskonale niemal w całym zakresie pola widzenia, a nie tylko w jego centralnej części. Dowodzą tego zarówno liczba, jak i rozmieszczenie neuronów siatkówki. Jak zauważyliśmy wcześniej, czopki w oku sokoła nie mogą być upakowane znacznie gęściej niż w moim – na ograniczonej powierzchni neuronów nie da się wciskać jeden obok drugiego w nieskończoność. Jednak najważniejszym czynnikiem ograniczającym ostrość widzenia nie jest zagęszczenie czopków, lecz komórek zwojowych.

      Stosowna reguła brzmi następująco: „Rozdzielczość dowolnego systemu przekazywania informacji jest ograniczona gęstością upakowania najmniej zagęszczonych elementów systemu”. W siatkówce – ludzkiej czy sokolej – reguła ta będzie dotyczyć komórek zwojowych, które stanowią zaledwie kilka procent całkowitej liczby jej neuronów. Wiemy już, że u większości gatunków zwierząt zagęszczenie tych komórek dramatycznie maleje na obrzeżach siatkówki. U sokołów tymczasem ów spadek gęstości jest znacznie mniejszy. W istocie sokoły mają o wiele więcej komórek zwojowych niż СКАЧАТЬ